Olive Smith, aluna do doutorado em Biologia da Universidade Stanford, acredita na ciência – não em algo incontrolável como o amor. Depois de sair algumas vezes com Jeremy, ela percebe que sua melhor amiga gosta dele e decide juntá-los. Para mostrar que está feliz com essa escolha, Olive precisa ser convincente: afinal, cientistas exigem provas. Sem muitas opções, ela resolve inventar um namoro de mentira e, num momento de pânico, beija o primeiro homem que vê pela frente. O problema é que esse homem é Adam Carlsen, um jovem professor de prestígio – conhecido por levar os alunos às lágrimas. Por isso, Olive fica chocada quando o tirano dos laboratórios concorda em levar adiante a farsa e fingir ser seu namorado. De repente, seu pequeno experimento parece perigosamente próximo da combustão e aquela pequena possibilidade científica, que era apenas uma hipótese sobre o amor, transforma-se em algo totalmente inesperado.