Nuori amerikkalainen Lucy joutuu Taipeissa huumekuriiriksi vastoin tahtoaan. Kun Lucyn vatsaan ommeltu pussi ryhtyy vuotamaan, vaikuttaa sen sisältämä synteettinen ihmehuume yllättävällä tavalla. Aine kasvattaa Lucyn aivokapasiteettia ja antaa hänelle yli-inhimillisiä voimia. Prosessilla on kuitenkin hintansa, sillä Lucyn aivosolut syövät kehittyessään tieltään kaiken muun ja tappavat omistajansa ennen lopullista muodonmuutosta. Hidastaakseen prosessia, Lucyn on löydettävä loput huume-erät, jotka ovat päätyneet kuriireineen Berliiniin, Pariisiin ja Roomaan. Samalla Lucy saa mahdollisuuden kostaa vangitsijalleen, korealaiselle Mr. Jangille, joka on miehineen myös huumeiden perässä. Apua Lucy saa puolestaan ihmismielen johtavalta tutkijalta, professori Normanilta