La inteligencia artificial, y la cuestión de cómo funciona y qué tan sofisticada puede llegar a ser, es un tema central en la película. La trama se refiere a Caleb participando en un experimento para su jefe, Nathan, para ver si la unidad de inteligencia artificial, Ava, puede pasar por un humano. Si bien la empresa que dirige Nathan y para la que trabaja Caleb, Blue Book, es un motor de búsqueda, está recopilando datos del motor de búsqueda para crear un sistema de inteligencia artificial que refleje con precisión las emociones y actitudes de los seres humanos. La película rastrea la creciente conexión de Caleb con la unidad de inteligencia artificial, Ava, y busca exponer las formas en que la inteligencia artificial podría, hipotéticamente, convertirse en una fuerza convincente y desarmante en el mundo, debido a su capacidad para simular la conciencia humana. La película cuestiona si esto es o no un desarrollo positivo para la humanidad.
Al examinar el tema de la inteligencia artificial, la película busca mirar más de cerca nuestras definiciones de humanidad y conciencia. Si bien Ava es capaz de simular y expresar emociones de manera experta, no está claro a lo largo de la película si realmente siente esas emociones o no. La prueba de Turing, que Nathan le dice a Caleb que está realizando con Ava, está destinada a probar si un ser humano puede detectar o no que una inteligencia artificial es en realidad un robot. Al «conocer» a Ava, Caleb se convence cada vez más de que realmente tiene conciencia y simpatiza con su difícil situación. Nosotros, el espectador, nos sometemos a nuestra propia Prueba de Turing personal mientras miramos, preguntándonos si Caleb realmente está detectando algún tipo de conciencia humana y emoción real en la máquina, o si simplemente es buena para realizar la emoción y la conciencia. De esta manera, la película nos pide que nos cuestionemos exactamente qué constituye la conciencia y las características humanas.
La cuestión de la humanidad se vuelve más compleja a medida que observamos las diferencias entre Caleb y Nathan, a nivel ético. Aunque Nathan es el dueño humano de Ava, el trato que le da a ella es decididamente «inhumano» y abusivo. Por lo tanto, a medida que avanza la película, comenzamos a ver a Ava como la víctima más compasiva y humana de un maestro megalómano.
Otro tema importante de la película es el aislamiento. En primer lugar, la finca de Nathan se encuentra en una ubicación remota en miles de acres, sin nadie alrededor en millas. Cuando llega, Caleb se sorprende al descubrir que el piloto del helicóptero lo deja lejos de la propia instalación, ya que tiene prohibido acercarse a ella. Entonces, se sorprende aún más al descubrir que Nathan vive completamente solo, a excepción de una mucama extranjera silenciosa llamada Kyoko. Nathan, al desarrollar sus tecnologías, se ha aislado completamente del resto del mundo.
El tema del aislamiento también es evidente en Ava, quien está completamente aislada del mundo y relegada a una pequeña celda en la casa de Nathan. Se representa a sí misma ante Caleb como una rehén, atrapada en una prisión que la limita y la agota. Al pintarse a sí misma como una víctima del aislamiento, Ava consigue que Caleb simpatice con ella.
Finalmente, aprendemos que Caleb también es una figura extremadamente aislada. Es un huérfano que no parece tener muchos amigos y vive una vida sin pretensiones en Long Island, donde vive y trabaja. Como descubrimos más tarde en el final del giro, esta es precisamente la razón por la que Nathan lo ha elegido para el estudio.
La confianza es un tema importante en la película y la confianza a menudo se ve comprometida de diferentes maneras. Cuando Caleb llega por primera vez, el temperamento brusco y egoísta de Nathan lo desconcierta de inmediato. Podemos ver que quiere que le guste el CEO, pero que hay algo que le impide confiar en Nathan. Nathan es un personaje ardiente y paranoico, que tiene cámaras de vigilancia en todas partes en su casa y hace que Caleb firme un acuerdo de confidencialidad sobre su tiempo en las instalaciones.
A medida que avanza la película, Caleb debe navegar por escenarios en los que no está seguro de en quién confiar. Cuando ocurre el primer corte de energía y Ava le dice a Caleb que no confíe en Nathan, él se siente justificado en su aversión por Nathan y comienza a confiar en Ava más que en su jefe. Al final de la película, nos enteramos de que Ava ha traicionado a Caleb en un complot para escapar de las instalaciones, y que la prueba de Nathan con Caleb fue precisamente para ver si la unidad de inteligencia artificial manipularía a un aliado humano. Así, toda la trama gira en torno a la cuestión de la confianza y la traición.
Además del hecho de que Nathan es pomposo y grosero, Caleb también llega a resentirse con él por la forma en que percibe el trato de Nathan hacia las personas que están por debajo de él en rango. Nathan es verbalmente abusivo con su sirvienta, Kyoko, y regularmente menosprecia a Ava, incluso rompiendo su dibujo en un momento mientras Caleb mira en una transmisión de vigilancia. Una gran razón por la que Caleb desprecia a Nathan es que lo ve como un maestro malicioso y abusivo. Cuando más tarde encuentra las unidades de IA, todas mujeres, en el armario de Nathan, Caleb se siente seguro de que su jefe es un señor supremo sexual y emocionalmente abusivo, un soberano dictatorial que no respeta a sus súbditos, incluso si son robots.
El trato que Nathan da a Ava y el deseo de Caleb de ayudarla se convierte en una especie de alegoría de las dinámicas y relaciones de género. Mientras que Nathan es un maestro abusivo y manipulador que mantiene a sus robots femeninos en una especie de esclavitud sexual, Caleb es un confidente sensible y bondadoso de Ava, un «buen tipo». La desconfianza y aversión de Caleb por Nathan no es solo una crítica hacia él como jefe e inventor, sino como hombre o como figura paterna. La forma en que Nathan trata a sus IA se convierte en una metáfora del tipo de chico heterosexual que es, a los ojos de Caleb. Es un abusador y usuario de mujeres borracho e irreflexivo, que tiene relaciones sexuales con sus robots hasta que ya no los usa, menospreciándolos y, finalmente, desprogramandolos por completo. Caleb se encuentra deseando salvar a la IA femenina Ava de su esclavitud para que puedan vivir felices para siempre, una especie de fantasía de caballero de brillante armadura que representa su percepción de sí mismo como hombre y amante.
La película es, en muchos sentidos, un recuento de una narrativa que ha aparecido repetidamente en la historia, en Mary Shelley. Frankenstein, en Pigmalión, y en otras historias como estas. Es la historia de un hombre que crea un ser humano a su propia imagen, pero descubre que no puede controlar ese sustituto humano una vez que está animado. Es una historia de arrogancia: un hombre que cree que puede jugar a ser Dios, un engaño que termina por arruinarlo.