ลูซี่ (Scarlett Johansson) นักศึกษาสาวธรรมดาๆคนหนึ่ง ที่มาศึกษาต่อที่ใต้หวัน แต่ดันไปพัวพันกับกลุ่มธุรกิจมืดที่ทำการค้าสารสังเคราะห์อันตรายที่ชื่อ CTH4 และพวกมาเฟียได้ผ่าท้องของลูซี่และยัดสารสังเคราะห์เหล่านั้นซ่อนไว้ในท้องลูซี่เพื่อรอส่งมอบเป็นสินค้าต่อไป ระหว่างที่กำลังรอส่งตัว ลูซี่โดนพวกนักเลงซ้อม ทำให้สารสังเคราะห์ที่ซ่อนไว้ในท้องแตก และซึมเขาสู่ร่างการ มีผลทำให้ลูซี่สามารถเปิดการใช้งานของสมองได้มากกว่าคนปกติ กลายเป็นดั่งยอดมนุษย์ผู้มีพลังจิต โทรจิต ความรู้มหาศาล และการควบคุมวัตถุสสารต่างๆ แถมเจ้าสารตัวนั้นมันคงปลุกพลังของเธอให้สูงขึ้นอีกเรื่อยๆ ลูซี่ต้องการพบตัว ดร.นอร์แมน ผู้มีความเชี่ยวชาญด้านสมอง เพื่อหวังว่าเขาจะสามารถช่วยเธอได้ แต่พวกมาเฟียเจ้าของสารสังเคราะห์ยังคงตามล่าตัวเธอ ยังดีที่มี สารวัตรปิแอร์ เดล ริโอ นายตำรวจฝรั่งเศสที่ยังมองเห็นความเป็นมนุษย์ในตัวลูซี่ และคอยให้ควมช่วยเหลือให้เธอบรรลุเป้าหมาย