Tiré du best-seller cité par le New York Times, The Love Hypothesis suit Olive (Lili Reinhart), une doctorante qui embrasse sur un coup de tête Adam Carlsen (Tom Bateman), le professeur le plus intimidant de son département à la fac. Leur besoin mutuel d'une fausse relation se transforme en une expérience de chimie capable, contre toute attente, de résoudre l'équation de l'amour.