Ex Machina, bir internet şirketinde çalışan Caleb’in, patronu Nathan’ın dağ evinde geçirdiği hafta içinde yapay zekâ Ava ile kurduğu bağı ve bu deneyin kontrolden çıkmasını anlatıyor. Caleb, şirket içi bir yarışmayı kazanır ve ödül olarak Nathan’ın uzak arazisindeki eve gider. Burada, Ava ile tanışır ve onunla Turing Testi benzeri bir görüşme yapması istenir. Caleb, Ava’nın gerçekten düşünüp düşünmediğini anlamaya çalışır. Ancak görüşmeler ilerledikçe Nathan’ın eve koyduğu kurallar ve Ava’nın söyledikleri Caleb’i kuşkuya düşürür. Evdeki Kyoko da sessizce işlerin içinde yer alır. Caleb, kendini beklemediği bir planın ortasında bulur ve çıkış yolu aramaya başlar.