本片讲述的是一个年轻外国女子被迫当毒贩结果意外被毒品泄露在体内而获得超能力的故事,主人公露西是在台湾工作的国外女人,刚在酒吧交了一个不靠谱的男友理查德。一天他拜托露西带个东西去酒店找张先生,当她来到这里时,感觉事情没有那么简单,没一会就被莫名其妙的几名黑衣人带走进了电梯,来到黑帮大佬张先生的房间。
张先生给了她箱子的密码,被胁迫的露西颤抖打开了拷在手腕上的箱子。原来箱子里装的是新式毒品CPH4,在确认毒品没有问题之后他们就把露西打晕了过去。没多久露西醒来了,发现自己的腹部被做了手术。她才明白自己沦为运送毒品的“毒骡”,和她一样的还有三名陌生男子,在张先生的胁迫下他们把毒品运到欧洲。
露西被关押到一个密室,在被监禁的过程中由于看守人老色鬼垂涎她的美色,性子烈的露西果断拒绝,却激怒了老色鬼,他拼命踢着露西的肚子,导致她藏在肚子里面的毒品包装袋破裂,泄露出来的过量毒品很快渗入到她体内的器官和血液。
没想到不但没有死亡,还发现自己身体正在发生难以置信的改变。露西的体能和智能在毒品CPH4的作用下意外得到了大幅度提升,很快轻松干掉了监守她的人,并离开密室来到医院找医生取出腹内毒品。在医院成功取出毒品后,通过医生得知CPH4的原理以及副作用,她便回到张先生住的地方,运用超能力从他大脑里获取其他三名毒骡所在位置的信息。
露西为了更好地了解这种毒品,于是联系到对人体神经元有研究的诺曼教授,将自己体内因泄露的CPH4而发生异变的事情对教授一五一十的说了出来,并感觉到自己的人性在慢慢消失,可能会死去,教授对她说说生命的意义在于分享和知识传递。
随后,露西坐飞机来到巴黎,联系到当地一名叫做里奥的警察,并告知另外三名毒骡的下落。里奥以为这是恶作剧,然而露西用超能力证明她可以看到里奥周围的一切,里奥只好按照露西的指示记录下信息,很快抓捕到三个运毒的毒骡。然而就在露西乘机飞往目的地的途中,仅仅喝了一口香槟,身体在CPH4的作用下开始在分解,逐渐化成流沙。露西急忙服下剩下的半包CPH4,没想到却在加速细胞的分解速度,一瞬间灰飞烟灭。
神奇的是,当她在醒来的时候,发现身体已经恢复人样。为了摆脱警察的控制,拥有超能力的露西毫不费力解决掉警察们的武装,见到之前联系过的里奥警探,并让他带自己去找那三包CPH4的下落。由于露西活下来的时间不多,便逆行飙车加速前往医院,却因违反交通规定引来警车追捕,但警车却被在露西控制下的路障摧毁。到医院后发现张先生的手下已经先一步杀掉押解毒骡的警察并夺取毒品,就在他们准备离开时,已经来到医院的露西控制住他们行动,令其无法攻击自己,轻松拿下了毒贩手中的CPH4。
之后露西让里奥和自己一起去见诺曼教授,里奥认为去了也帮不上她什么忙,露西回答他可以提醒自己保持人性。在里奥的陪同下,露西来到诺曼教授的实验室,开始和诺曼教授以及其他研究人员探讨生命的本质,提出关于时间和生命的感悟,并声称是人性扭曲了人类对世界的感知能力。同时,张先生也带上人找上门来,里奥警探为了牵制住张先生帮露西争取更多的时间。随着露西往体内注射稀释了的三包CPH4,她的身体开始变幻出一种黑色物质,在整个实验室蔓延开来,成为了一台黑色的超级计算机,并穿梭时空穿越到不同时代的空间,最终来到了人类的最古老祖先那个年代,并进行了无言的对话。就在这时,张先生让手下炸开了实验室的大门,他来到露西的身后,用枪指着她的头部,正要按下扳机,这时露西的超能力已经达到了百分之百,瞬间消失了,只剩下她身上的衣服和鞋子。
很快里奥出现在张先生身后,开枪打死了他。黑色超级计算机正化为灰烬,在消失之前递给了诺曼教授一个黑色的U盘。里奥问教授:露西去哪里了?这时里奥的手机收到一条短信,原来是露西发来的——我无处不在。
本片的故事情节脑洞很大开,针对人脑只有百分之十被开发剩下的百分之九十会如何这个问题上提出了一个假想,科幻电影《超体》就回答了这个问题,在影评的最后,主人公露西实现百分百激活大脑之后就消失了,当有人问她去了哪里,她以文字的传递来证明自己无处不在。这个词汇“无处不在”和基督教徒的口头禅“上帝无处不在”很像,用中国古代哲学角度来看,露西已经做到了天人合一,对一切已无欲无求。
因此,化身为黑色超级电脑的露西留给教授一枚U盘时,里头装载的也许是只能使用百分之十大脑的人类所能理解的相关世界的一切问题,而露西感悟出的答案应该是能让人类在这个世界上把生活变得更好,只是人类可能不会再往前进一步开发剩下的百分之九十大脑,露西也就成为了他们所信仰的上帝般存在。