Cuando EUA prueba la última tecnología militar en reconocimiento de sospechosos en Afganistán, una computadora recomienda
abortar la misión ya que no se tiene suficiente evidencia para proceder, el Secretario de Defensa (Michael Chiklis) llama al Presidente para que conozca la situación, y aunque el Secretario recomienda no seguir, el Presidente da la orden de atacar, desencadenando ataques en las embajadas Americanas.
Jerry Shaw (Shia LaBeouf), se gana la vida trabajando y apostando con sus amigos, tratando así de disminuir sus problemas económicos. Siempre se observa como la gente es controlada con sus celulares, se informa que se ha desarrollado una tecnología para poder oír lo que esté sucediendo alrededor. Luego, Jerry recibe una llamada informándole que su hermano gemelo (exitoso y trabajador) acaba de fallecer.
Ethan era militar, el padre de ambos se torna descontento con la pobre actitud de Jerry. De vuelta a la ciudad, se encuentra un cheque con una fuerte suma de dinero, que él mismo no quiso recibirle a su padre antes. Cuando se dipone a cambiarlo encuentra que misteriosamente tiene depositados miles de dólares en su cuenta. Al llegar a su apartamento descubre armas y explosivos lo que le provoca una gran confusión que culmina con una llamada de una mujer a su celular que le dice que el FBI lo va a arrestar en poco tiempo; sin embargo no huye y lo atrapan.
Aparece luego en escena Rachel Holloman (Michelle Monaghan) despidiéndose a su hijo que tendrá un recital en Washington. Horas después, recibe una llamada de la misma mujer que le ordena que conduzca un auto hacia un destino señalado bajo la amenaza de descarrilar el tren en que viaja su hijo.
Cuando el agente del FBI, Thomas Morgan (Billy Bob Thornton), no le cree a Jerry que es inocente, se le concede una llamada telefónica, la mujer interviene el teléfono y le dice a Jerry que va a ser liberado, ahi comienza una espectacular huida ayudada por una grúa de carga gigante. Al encontrarse en el carro que conducía Rachel y luego discutir debido a la confusión, escapan. La policia va tras ellos pero logran huír al ser ayudados tecnológicamente por semáforos, un carro y grúas portuarias automatizadas.
Jerry y Rachel van rumbo a Indianápolis. Mientras esto sucede, un arma experimental que consiste en una pequeña roca que explota con ondas de sonido, es convertida en un collar y en un dispositivo que es introducido en una trompeta que luego tocará el hijo de Rachel.
En Indianápolis, logran llegar a un centro comercial donde al fin descubren que la mujer es una super-computadora perteneciente a los militares llamada ARIA.
ARIA les ordena dirigirse hacia un aeropuerto y continuar su rumbo, el cual desconocen. Al ser acorralados por el agente Thomas, logran escapar con ayuda de ARIA embarcándose en un avión.
Al darse cuenta que están en el Pentágono, son obligados a encontrase "personalmente" con ARIA. Mientras, una agente de la Fuerza Áerea, Zoe Perez (Rosario Dawson) descubre lo que trama ARIA gracias a una ayuda de Ethan Shaw: Eliminar a los miembros del gabinete (incluyendo al Presidente), porque según ella, han violado la Constitución al perpetrar los ataques en Afganistán, los cuales, han provocado muchas pérdidas civiles.
Cuando la agente Zoe y un subalterno le comunican la situación al Secretario de Defensa, él queda atrapado por ARIA y es escogido por ella para ser el reemplazo del Presidente. Cuando se disponen a detener a ARIA, ésta ya ha logrado su último objetivo: Obligar a Jerry a desbloquear un candado biométrico impuesto por su hermano gemelo que le impedía ejecutar su plan. Shaw es atrapado por Zoe y luego rescatado por el agente Thomas ya que él cree que la Fuerza Aérea no puede controlar el asunto. Cuando Jerry le cuenta todo a Thomas, ARIA trata de interrumpir sus planes enviándo un avión militar controlado por ella, resultando una catástrofe.
Mientras, Rachel es enviada con el collar explosivo al Capitolio, de inmediato se da cuenta de lo que va a acontecer al darse cuenta que su hijo está entre los integrantes del recital. La agente Zoe ayudada del subalterno tratan de desactivar a ARIA, resultándoles difícil ya que trata de copiarse a un satélite en órbita, sin embargo, la agente lo impide destruyéndola completamente.
Jerry ha logrado sobrevivir gracias al sacrificio de Thomas, pero llega al Capitolio sin que nadie crea lo que dice. Al verse atrapado por la situación decide irrumpir en medio recital y abre fuego, lo cual es respondido por un agente federal que lo derriba.
Al final, el Secretario de Defensa advierte al gabinete que la libertad de EUA ha costado más de lo esperado, recomienda no volver a crear este tipo de computadoras, además recomienda premiar a los héroes... Jerry Shaw, muy lastimado pero a salvo, aparece con una Medalla de Honor y su padre con la de su hermano, feliz de que tiene otro hijo sobresaliente. Al final, Shaw se acuerda del cumpleaños del hijo de Rachel, esta se lo agradece dándole un beso en la mejilla.