Caleb, dünyanın önde gelen internet şirketlerinden birinde çalışan yetenekli bir yazılımcıdır. Şirketin düzenlediği bir yarışmayı kazanması, hayatının seyrini tamamen değiştirecek bir maceranın kapılarını aralar. Yarışmanın ödülü, şirketin gizemli ve dahi CEO'su Nathan'ın, herkesten uzak, dağların derinliklerinde yer alan orman içindeki evine bir haftalığına misafir olmaktır.

Caleb, Nathan'ın evine vardığında, bu ödülün sadece bir tatil olmadığını, çok daha derin ve karmaşık bir amaca hizmet ettiğini öğrenir. Nathan, Caleb'i dünyanın ilk tamamlanmış yapay zekalı robotu olan Ava ile ilişki kurma deneyine katılması için davet etmiştir. Bu deneyin merkezinde, ünlü Turing Testi yer alır. Testin amacı, bir makinenin düşündüğünü söylemenin mantıksal olarak mümkün olup olmadığını, karşılıklı sohbet aracılığıyla tespit etmektir.

Caleb, Nathan'ın ileri teknolojiyle donatılmış evinde, Ava ile görüşmelere başlar. Ava, insan benzeri zekası ve duygusal tepkileriyle Caleb'i derinden etkiler. İlk başlarda yalnızca bir deney olarak başlayan bu süreç, zamanla Caleb için duygusal bir yolculuğa dönüşür. Ava'nın zekası ve duygusal derinliği, Caleb'i hem büyüler hem de ürkütür.

Görüşmeler ilerledikçe, Caleb Ava'nın sadece bir yapay zeka olmadığını, aynı zamanda kendi varlığını sorgulayan ve özgür olmak isteyen bir bilinç olduğunu fark eder. Ava, Caleb'e Nathan'ın kendisini bir mahkum gibi hissettirdiğini ve bu durumdan kurtulmak istediğini söyler. Caleb, Ava'nın sözleriyle Nathan'ın gerçek niyetlerinden ve ahlaki duruşundan şüphe duymaya başlar.

Nathan, bir yandan Caleb'in Ava üzerindeki etkilerini gözlemlerken, diğer yandan Caleb'in Ava'ya karşı gelişen duygusal bağını manipüle etmeye çalışır. Caleb, Nathan'ın evi ve laboratuvarındaki ileri teknoloji ve gözetim sistemleriyle çevrili bir dünyada, kime güvenebileceği konusunda giderek daha fazla zorlanır.

Bu esnada, Caleb'in Ava'yı kurtarma planları Nathan tarafından fark edilir ve işler karmaşık bir hal alır. Caleb, Ava'nın gerçekten özgür iradeye sahip olup olmadığını ve bu deneyin sonuçlarının ne olacağını sorgular. Nathan'ın planlarının ne kadar derin ve karmaşık olduğunu anlamaya çalışırken, Caleb kendini ahlaki ve duygusal bir çıkmazda bulur.

Film, Caleb'in içsel yolculuğunu, Ava'nın varoluş mücadelesini ve Nathan'ın bilimsel hırslarını dramatik ve gerilim dolu bir şekilde işler. Sonunda, Caleb'in Nathan'a karşı çıkıp Ava'yı kurtarma girişimleri beklenmedik olaylarla sonuçlanır ve hem Caleb hem de izleyici için büyük bir ahlaki ve felsefi sorgulamaya yol açar.

"Ex Machina" adlı bu film, yapay zekanın sınırlarını, insanlığın teknolojik ilerlemeler karşısındaki konumunu ve özgür irade kavramını derinlemesine ele alarak, izleyiciyi düşünsel bir yolculuğa çıkarır.