Die US-Studentin Lucy (Scarlett Johansson) ist auf Party-Urlaub in Taipeh, wo sie von ihrem neuen Freund, dem Kleinkriminellen Richard (Pilou Asbaek), gebeten wird, einen Koffer an den mysteriösen Mr. Chang (Choi Min-sik) zu übergeben. Bei der Übergabe geht alles schief, Richard wird hingerichtet und Lucy von Mr. Chang gefangen genommen. Um dem Schlamassel zu entkommen, soll sie eine neuartige Superdroge nach Europa schmuggeln. diese wird ihr gegen ihren Willen in den Bauch implantiert. Wieder geht jedoch alles schief, Lucy wird zusammengeschlagen und dabei wird die gefährliche Substanz in ihrem Körper freigesetzt. Lucys Panik verwandelt sich allerdings schnell in Erstaunen, als sie merkt, dass die Droge ungeahnte Kräfte ausgelöst hat. Nach und nach wird sie immer stärker, denkt immer schärfer und entwickelt übermenschliche Fähigkeiten, mit denen sie ihren Peinigern entkommen kann. Während Lucy sich mit dem renommierten Hirnforscher Professor Samuel Norman (Morgan Freeman) in Verbindung setzt, um zu erfahren, was mit ihr geschieht, setzt Mafioso Jang seine Schergen auf Lucy an, die die junge Frau zum Schweigen bringen sollen...
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