25岁那年，露西（斯嘉丽·约翰逊饰）以美国公民的身份在台北市过着平凡的生活。 然而，爱情的欺骗让她成为了运送毒品的“毒骡”，幕后是阴险狡猾的韩国张先生（崔岷植 饰）。 在一次交易中，露西将一个装有天价新药CPH4的盒子交给了张先生。 在目睹男友被残忍杀害后，她自己也被关进了监狱，毒品被手术缝进了她的腹部。
露西和其他三头毒骡正在前往欧洲的途中，然而，命运欺骗了她，让她在途中遭受了重大损失。 由于她的腹部被踢伤，这袋毒品破碎并渗入她的器官和血液中。 然而，露西并没有死，而是发现她拥有以前从未有过的超能力。 她能够感知他人的心声，穿越时空，在危险来袭时不会感到痛苦。 她已经成为一个不折不扣的女超人。
在医院里从身上取出药袋后，露西了解了这种药的原理，感觉自己的能力在飞速提升，她回到张先生的酒店，用超能力抓住他，杀死了保镖，并从张先生的大脑中获取了另外三只药骡的位置信息。 为了更多地了解她体内的毒品，她联系了塞缪尔·诺曼教授（摩根·弗里曼饰），他可能掌握着防止露西被毒品杀死的关键。
在飞机上，露西的身体状况急转直下。挽救她生命的唯一方法是服用更多的CPH4。 与此同时，露西利用她的超能力远程控制了一群武装警察和张先生的帮派成员。 在Del Leo的帮助下，Lucy找到了CPH4的其余部分。 在诺曼教授的实验室里，露西吐露了她对时间和生命的感知，并声称是人性扭曲了人们对世界的感知。 最终，剩下的三包CPH4被注射到露西的身体里，她的身体变出一种黑色物质，漂浮在整个实验室中，最终形成了一台看不见的下一代超级计算机。
她回到过去，与人类最古老的祖先交谈。 就在这时，张先生和他的手下来到实验室，用枪指着露西的头。 他扣动了扳机，但此时露西的超能力达到了100%，瞬间消失了。 露西的声音解释了一切：世界上的一切都是一体的，存在只能通过时间来证明。 露西消失了，只留下她的衣服和一台黑色的超级计算机。 这时，德尔里奥冲到实验室，开枪打死了张先生。 黑色的电脑最终化为灰烬，但诺曼教授从中取出了一个黑色的大闪存盘。 德尔里奥的手机收到了露西发来的短信，上面写着“我无处不在”。 这部电影以露西的画外音结束：“生命在十亿年前被赋予了我们，现在你知道你能用它做什么了”。
说实话，看完整部电影后我都觉得一头雾水，也觉得自己看不懂，后来看了一堆影评，发现更是深不可测。 我只是一个吃瓜群众，看个电影就行了，不用看就能明白什么的。 教授对露西说，我不确定人类是否准备好接受这些知识，这句话对我来说非常好，因为在历史上，当知识和社会迅速发展时，经常会出现剧烈的社会动荡，而新知识不一定会带来好消息，也许是潘多拉魔盒。