En algún momento del futuro, Qohen Leth, un excéntrico y solitario programador que se refiere a sí mismo en plural, trabaja haciendo "entidades" para la división de investigación ontológica de una gran empresa llamada Mancom. No le gusta tener que salir de la tranquila iglesia dañada por el fuego en la que vive para recorrer las luminosas y abarrotadas calles y trabajar en una ruidosa oficina, y teme perderse una misteriosa llamada telefónica que lleva años esperando, por lo que solicita una baja por incapacidad o un permiso para trabajar desde casa. Aunque señala que se le ha caído todo el pelo como prueba de que se está muriendo, tres médicos de la empresa determinan que está físicamente sano, pero le exigen que inicie sesiones con el Dr. Shrink-Rom, un terapeuta de IA.

Qohen asiste a una fiesta organizada por su supervisor, Joby, para poder hablar con la Dirección, su jefe. Pide permiso para trabajar desde casa, diciendo que sería más productivo y mencionando su llamada, que dice que espera que proporcione a su vida un propósito. Al principio, la Dirección llama a Qohen "loco", pero más tarde dice que tiene un proyecto especial para Qohen que cree que podría ser beneficioso para ambas partes.

El proyecto es el "Teorema del Cero", una fórmula matemática extremadamente compleja con fama de agotar rápidamente a cualquiera que intente resolverla. Qohen pasa meses encerrado en su casa trabajando en ella y se vuelve cada vez más desquiciado, ya que las "entidades se niegan a permanecer crujidas" y las demandas de Mancom de datos procesados son implacables. En su frustración, destroza su puesto de trabajo con un martillo.

Joby viene a ver cómo está Qohen y dice que conoce a alguien que cree que puede ayudar. Envía a Bainsley, una joven que Qohen había conocido en la fiesta de Joby, que llama a la puerta de Qohen vestida con un sexy traje de enfermera. Ella se limpia un poco y hablan, y Qohen le confiesa que la llamada que está esperando es la de alguien a quien una vez colgó accidentalmente y que cree que le dirá el significado de la vida. Diciendo que volverá enseguida, Bainsley se marcha.

Bob, el hijo adolescente de la Dirección, visita a Qohen para reparar su ordenador. Qohen dice que ha decidido dejarlo, pero Bob le dice que la Dirección no ha terminado con él, así que no puede. Ambivalente hacia su padre, Bob revela que Bainsley fue pagado para pasar tiempo con Qohen y luego se ofrece a conseguirle a Qohen su llamada, si acepta seguir trabajando en el Teorema del Cero.

Cuando Bainsley regresa, le da a Qohen un avanzado traje de RV, y acuerdan reunirse a través de su página web. Qohen hace clic en un enlace y se encuentra, con pelo, en una playa virtual con Bainsley. A él le preocupa que no sea real, pero ella le asegura que es "mejor que la realidad" y acaban besándose.

Al día siguiente, Bob vuelve a visitar a Qohen. Le explica que probar el Teorema del Cero demostrará que la vida no tiene sentido al afirmar la teoría del Big Crunch, que Qohen no quiere creer. Incapaz de concentrarse en el trabajo, vuelve a reunirse virtualmente con Bainsley. A él le preocupa que el Sol nunca se ponga en su playa, así que le invita a imaginar un entorno en el que puedan habitar, y acaba enviándoles a un vórtice alrededor de un agujero negro que ha estado persiguiendo sus sueños. De vuelta a la playa, Bainsley consuela a Qohen y se abrazan, pero cuando él sugiere que permanezcan juntos en el mundo virtual y denuncia a la Dirección, es desconectado a la fuerza del sistema y su traje de RV resulta dañado.

Cuando Qohen entra en el sitio web de Bainsley en un momento imprevisto, la descubre actuando como stripper por webcam y se desconecta bruscamente. Más tarde vuelve al sitio y descubre que su acceso ha sido bloqueado.

Semanas más tarde, Bob vuelve con el traje de RV de Qohen, que dice haber convertido en un "prototipo de dispositivo de búsqueda del alma". Bob consigue que el Dr. Shrink-Rom confirme que la llamada telefónica que Qohen está esperando es una ilusión, pero dice que el traje mejorado tiene la capacidad de conectar a Qohen con su alma, suponiendo que tenga una. Bainsley llega y dice que, aunque inicialmente aceptó seducir a Qohen porque Joby le dijo que podría conservar su traje de RV si lo hacía, desarrolló verdaderos sentimientos por Qohen. Se ofrece a huir con él, pero Qohen la rechaza. Él y Bob se toman un descanso del trabajo y van a un parque, donde Qohen revela que estuvo casado una vez.

De vuelta a la iglesia, la salud de Bob decae rápidamente y Qohen lo cuida. Una vez que Bob está dormido, Qohen encuentra y rompe las cámaras que la Dirección escondió por todo el edificio. Dos empleados de la Dirección irrumpen y se llevan a Bob y, más tarde, Joby se deja caer para culpar a Qohen de haberle despedido. Una vez solo, Qohen se pone su traje de RV mejorado e intenta conectarse a su ordenador, pero hay un problema y se electrocuta.

Al encontrarse frente a la Mancrive de la Red Neural, un enorme superordenador que es el destino de todas las entidades que crujen los empleados de Mancom, Qohen es recibido por la Dirección, que le dice que Bob ha sido hospitalizado debido a una enfermedad crónica. Qohen pregunta si la Dirección es real o sólo está en su mente, y le dicen que no importa, ya que ahora forma parte de la Red Neural. Le pregunta cuál es el sentido de su vida, pero la Dirección dice que no lo sabe, ya que Mancom todavía está analizando los datos, pero cree que el Universo procede del caos y volverá a él. La Dirección afirma que su objetivo nunca fue demostrar que la vida no tiene sentido, sino, más bien, mejorar sus modelos para poder ganar más dinero poniendo orden en el desorden natural. La razón por la que Qohen fue elegido para trabajar en el Teorema del Cero es que es un hombre de fe, lo que representa la antítesis del proyecto de Management. Desgraciadamente, dice la Dirección, la fe que llevó a Qohen a pasarse la vida esperando la llamada telefónica que creía que daría sentido a su vida le hizo vivir una vida sin sentido.

Después de decir que ya no necesita los servicios de Qohen, Management desaparece. Qohen destruye la Red Neural, que se abre, revelando el vórtice del agujero negro de su pesadilla en su interior, aunque ahora hay innumerables imágenes, incluida una de Bainsley, arremolinándose hacia el centro. Comienza a alejarse, pero se vuelve y, sonriendo, salta al vórtice.

Solo en la playa virtual, un Qohen tranquilo, desnudo (y todavía calvo) está mirando al mar. Se acerca al lugar donde hizo el picnic con Bainsley y recoge la parte superior de su bikini de la arena. Una pelota de playa pasa flotando, y él la lanza al aire unas cuantas veces antes de hacer lo mismo con el Sol, que luego se pone. Mezclado con la música al comenzar los créditos, se oye a Bainsley decir el nombre de Qohen y reírse.