«فرضیه عشق» یک تجربه‌ی رمانتیک و پرانرژی است که در فضای آکادمیک و دانشگاهی جریان دارد. داستان حول محورِ الیو اسمیت، دانشجویِ پرمشغله‌ی دکتری زیست‌شناسی می‌چرخد که ناگهان خود را درگیرِ یک نقشه‌ی بی‌پروا برای اثباتِ یک ادعای بی‌اساس می‌بیند. او برای پیشبردِ اهدافش، به همکاری با پروفسور آدام کارلسن، استادِ مشهور اما سخت‌گیر و به‌شدت لجباز، روی می‌آورد. این رابطه که در ابتدا صرفاً یک «رابطه‌ی جعلی» و قرارداد‌محور است، به‌تدریج از قالبِ فرمول‌های علمی خارج شده و با احساساتِ پیش‌بینی‌نشده‌ای گره می‌خورد. فیلم با استفاده از تضاد میانِ منطقِ خشکِ علمی و آشفتگیِ ناشی از عشق، لحظاتی طنزآمیز و در عین حال دلنشین خلق می‌کند. «فرضیه عشق» با نگاهی مدرن به روابطِ انسانی، به بررسی این موضوع می‌پردازد که چگونه حتی در قالب‌هایِ از پیش تعیین‌شده و ساختگی، حقیقتِ قلب می‌تواند تمامِ معادلات را تغییر دهد.