En el futuro, a mitad de una guerra fría contra China, científicos empleados por el Ministerio de Defensa del Reino Unido producen implantes cibernéticos que permiten a los soldados con daño cerebral recuperar las funciones perdidas. El científico Vincent McCarthy prepara una prueba cognitiva para el soldado Paul Dawson. Molesto por el aparente solipsismo y falta de empatía, Vincent ignora las peticiones del paciente de ver a su madre. El paciente se torna hostil y asesina a un científico, y después de herir a Vincent se disculpa pero es asesinado de un tiro. Después, la madre del soldado Dawson protesta frecuentemente afuera de las instalaciones, y aunque Vincent niegue que el hijo de ella se encuentre adentro no puede convencer a la madre.

La investigación de Vincent lo lleva a desarrollar ciborgs más estables, dejando en claro que pierden su capacidad del habla, los ciborgs desarrollan su propio método altamente eficiente de comunicación que mantienen en secreto: después de que Ava ―la máquina― demuestre su último trabajo en inteligencia artificial, Vincent recluta a Ava, prometiéndole recursos ilimitados para seguir con su investigación. Thomson, el director, es suspicaz con Ava por sus políticas contraculturales y por su simpatía con la madre de Dawson, pero cede cuando Vincent insiste en que ella es la única que puede proveer la programación necesaria para el proyecto final: una androide autoconsciente. Vincent planea usar su tecnología para ayudar a su hija Mary, quien sufre un desorden neurológico denominado síndrome de Rett. Cuando finalmente Ava se da cuenta, voluntariamente accede a ayudar a Vincent y crear un mapa del cerebro de ella.