В самом начале просмотра фильма «Амелия 2.0» мы знакомимся с женщиной, страдающей от аневризмы. Ее состояние ухудшается с каждым днем все больше и больше, приводя к тяжелым последствиям. В какой-то момент Амелия оказывается прикованной к постели. Ее муж, полицейский Картер Саммерленд, не может спокойно наблюдать за тем, как его жена умирает. Он готов на все, чтобы вернуть ее здоровье. Каждый день он пытается найти новые способы лечения. Но чем больше времени проходит, тем больше Картер понимает, что медицина в данном случае бессильна. Внезапно к мужу Амелии обращается человек, работающий в передовой компании, занимающейся разработкой новых технологий. Они хотят испытать экспериментальную программу и хотят, чтобы Амелия приняла в ней участие. Если все пройдет успешно, то ее сознание будут перенесено в новое искусственное тело. Картер находится в отчаянии, поэтому дает положительный ответ. Вскоре Картер начинает задавать много вопросов. И чтобы получить необходимые ответы, он начинает частное расследование.