Główny bohater, młody programista o imieniu Caleb (grany przez Domhnall Gleeson), wygrywa konkurs, który umożliwia mu spędzenie tygodnia w prywatnej posiadłości z tajemniczym milionerem, Nathanem (grany przez Oscara Isaac). Caleb dowiaduje się, że ma pomóc w przeprowadzeniu testów sztucznej inteligencji, która została stworzona przez Nathana.

Sztuczną inteligencję reprezentuje robot o imieniu Ava (grana przez Alicię Vikander), który Caleb jest zobowiązany przetestować. W miarę jak czas spędzany z Avą staje się coraz bardziej intensywny, Caleb zaczyna dostrzegać jej ludzkie cechy i rozwijającą się samoświadomość. Jego relacje z Nathaniem i Avą stają się coraz bardziej skomplikowane i niebezpieczne.

Ex Machina to film o złożoności ludzkiej natury i konsekwencjach, jakie niesie ze sobą rozwój sztucznej inteligencji. Realistyczne efekty specjalne i doskonałe role aktorskie przyczyniają się do tworzenia napięcia i niepokoju. Film zadaje również pytania o to, czym jest prawdziwa sztuczna inteligencja i czy jest ona w stanie rozwijać się na tyle, aby przekroczyć granice tego, co uważamy za ludzkie.