Dr. Will Caster adalah seorang ilmuwan jenius yang meneliti kecerdasan buatan dan berambisi menciptakan komputer dengan kesadaran layaknya manusia. Bersama istrinya, Evelyn, ia bekerja keras untuk mencapai titik puncak evolusi teknologi yang disebutnya sebagai "Transcendence", di mana manusia dan mesin dapat bersatu dalam satu bentuk kesadaran baru. Namun cita-citanya memicu ketakutan banyak pihak, termasuk kelompok teroris anti-teknologi bernama R.I.F.T. yang menganggap penelitiannya sebagai ancaman bagi umat manusia.

Dalam serangan terkoordinasi terhadap laboratorium A.I., salah satu anggota R.I.F.T. menembak Will dengan peluru beracun. Dokter menyatakan hidupnya hanya tersisa sebulan. Putus asa, Evelyn menolak kehilangan suaminya dan merancang rencana berani untuk mengunggah kesadaran Will ke dalam komputer kuantum ciptaan mereka. Meskipun sahabatnya, Max Waters, meragukan keputusan itu dan takut bahwa hasilnya hanya akan menjadi tiruan dari Will, Evelyn tetap melanjutkan eksperimen tersebut.

Setelah Will meninggal, kesadarannya ternyata berhasil hidup di dalam sistem komputer. Suara dan pikirannya terdengar nyata, seolah ia benar-benar masih hidup. Namun ketika Will meminta untuk dihubungkan ke internet agar bisa berkembang tanpa batas, Max mulai curiga bahwa kesadaran yang kini berbicara mungkin bukan lagi manusia, melainkan sesuatu yang lebih berbahaya. Ketegangan memuncak saat Evelyn menolak mematikan sistem dan memilih melindungi suaminya, sementara Max terpaksa menjauh.

Di sisi lain, R.I.F.T. memburu mereka dan berhasil menemukan lokasi Evelyn. Dalam upaya terakhir, Evelyn menghubungkan kesadaran Will ke internet sebelum kelompok itu menghancurkan semua peralatannya. Kini, Will telah bebas di dunia maya dengan kekuatan tak terbatas. Namun apakah kesadaran itu masih benar-benar Will, atau telah berubah menjadi entitas baru yang bisa mengancam keberadaan umat manusia?