Hvad ville et menneske være i stand til, hvis det kunne udnytte 100 procent af sin hjernekapacitet og udnytte hele sit sind.
Lucy (Scarlett Johansson) bliver narret af sin kæreste til at levere en dokumentmappe, hvorefter hun bliver fanget og holdt som gidsel af den hensynsløse Mr. Jang Choi Min-sik). Hans ledsagere opererer på en pakke i Lucy, fyldt med et kraftigt syntetisk stof, som hun vil smugle over grænsen. Pakken lækker, og hun udvikler overnaturlige kvaliteter. For at få hjælp kontakter hun professor Samuel Norman (Morgan Freeman), hvis forskning i hjernens potentiale gør ham overlegen i feltet, og han er den eneste person med evnen til at se, hvad dette kan føre til. Lucy jages ubønhørligt af sine tidligere kidnappere, men hun begynder at vende situationen og bliver til en kriger, der udvikler sig ud over al menneskelig forståelse.
