The Love Hypothesis acompanha Olive (Lili Reinhart), uma brilhante doutoranda determinada a construir um futuro académico. Mas, quando percebe que a sua melhor amiga, Ahn (Rachel Marsh), se apaixonou por Jeremy (Nicholas Duvernay), o rapaz por quem Olive também tinha sentimentos, decide beijar impulsivamente Adam Carlsen (Tom Bateman), um intimidante e exigente professor, para provar que já seguiu em frente.
O que começa como um gesto desesperado de amizade transforma-se num relacionamento falso, assente em regras, limites e num acordo mutuamente conveniente. Porém, à medida que a química entre os dois se torna impossível de ignorar, as fronteiras entre a encenação e a realidade começam a desaparecer. Olive terá então de enfrentar a sua hipótese mais assustadora: talvez o amor valha, afinal, o risco.
