Un complejo turístico futurista, Vice, ofrece a los visitantes la oportunidad de vivir todas sus fantasías, por violentas o desviadas que sean, en sofisticados androides (denominados "artificiales"). Todos los días se restablece la memoria de los androides y se programa la reparación de cualquier daño sufrido. Para mantener la ilusión de que los androides son reales, se les programa para que tengan respuestas de comportamiento, como emociones, y se crean humanos. Kelly, una camarera ginoide, cree estar en el último día de su trabajo. Tras conocer a Evan, un amable visitante que la anima a seguir sus sueños, ella y su amiga Melissa, también ginoide, son brutalmente asesinadas por otro visitante. Al mismo tiempo, el detective Roy Tedeschi detiene a un violador en el centro turístico mientras ataca sexualmente a una de las androides. El capitán de Tedeschi le ordena que se mantenga alejado de Vicio y que sólo detenga a sus clientes cuando se marchen, ya que Vicio proporciona enormes ingresos fiscales a la ciudad. Tedeschi cree que los visitantes de Vicio se insensibilizan ante la violencia y la violación, y señala al hombre que detuvo como prueba, y sospecha que su departamento está recibiendo sobornos del centro turístico. Mientras Tedeschi sale furioso, jura detener a Vicios.

El director general de Vicios, Julian Michaels, ordena que se reactive inmediatamente a Kelly, ya que está previsto que lleguen pronto clientes importantes. Poco después, ella experimenta flashbacks aleatorios y es recuperada. Un ingeniero le explica que sus recuerdos no pueden borrarse realmente, sino que sólo pueden hacerse inaccesibles. Para que deje de tener flashbacks, primero debe hacer que todos sus recuerdos salgan a la luz. Alarmada por el trauma de revivir todas sus muertes y agresiones sexuales, Kelly se libera de sus ataduras antes de que sus recuerdos puedan ser restablecidos. Las fuerzas de seguridad la persiguen por el complejo, pero ella escapa a la ciudad exterior. Allí descubre la verdad sobre Vicios y sobre ella misma. Michaels ordena a un equipo de seguridad, liderado por Chris, que la recupere silenciosamente por cualquier medio. Michaels planea ampliar el uso de los androides al ámbito militar y comercial una vez que sean socialmente más aceptables. Creyendo que un androide suelto podría ponerlo en peligro, encubre la fuga y achaca el breve cierre del complejo a un ataque terrorista.

Tedeschi empieza a sospechar y enfada a su capitán cuando se enfrenta a Michaels. Con la orden de volver a alejarse de Antivicio, Tedeschi es asignado a una serie de homicidios aparentemente realizados por un mercenario profesional. Sin que Tedeschi ni su capitán lo sepan, se trata del trabajo de Chris, que intenta recapturar a Kelly y mata a cualquiera que se interponga en su camino. Tras evadir a Chris, Kelly visita una iglesia abandonada que ha visto en sus sueños. Allí se encuentra de nuevo con Evan, que se revela como su creador. Evan la creó a imagen y semejanza de su esposa muerta para poder pasar más tiempo con ella. Michaels compró su empresa. Cuando Evan se enteró de los planes de Michaels, se marchó pero perdió el control de su investigación. Evan promete ayudar a Kelly, pero antes de que puedan marcharse, llega Tedeschi, que se ha dado cuenta de que los rastros de ADN dejados en la escena del crimen pertenecen a la esposa muerta de Evan. Cuando Tedeschi intenta detener a Evan, Kelly lo deja inconsciente. La seguridad de Vice también rastrea a Kelly hasta la iglesia; Evan y Kelly escapan mientras Tedeschi y el equipo de seguridad abren fuego entre ellos.

El amigo de Evan, James, un hacker informático, les da nuevas identidades y les permite salir de la ciudad. En el camino, Evan muere mientras protege a Kelly de más matones de Vicios. Kelly acepta la oferta de Tedeschi de quedarse y acabar con Vicio. Al volver con James, éste les da un virus que acabará con Vicio y mejora a Kelly para dotarla de habilidades de combate avanzadas. Tras un cambio de imagen, Tedeschi y Kelly se infiltran en Antivicio haciéndose pasar por un matrimonio. Kelly localiza a Michaels, pero la programación a prueba de fallos le impide hacerle daño. Sin embargo, tras la captura de Kelly, Tedeschi obliga a un técnico a cargar el virus. A todos los androides de Vice se les restablece la memoria y comienzan una rebelión, matando a los visitantes que los maltrataron anteriormente. Kelly revela entonces que, a pesar de querer matar a Michaels, en realidad es un señuelo para distraer a Michaels y a sus guardias para Tedeschi, y que ya es consciente de la programación a prueba de fallos. Ignorando las burlas de Kelly, Michaels comienza un tiroteo con Tedeschi que mata a Chris. Kelly se libera entonces y entrega la pistola de Chris a Tedeschi, que la utiliza para matar a Michaels. Mientras Kelly y Melissa se abrazan fuera del complejo mientras el caos continúa, los ojos de Michaels se abren de repente.