Basato sul best-seller del New York Times, The Love Hypothesis: Il teorema dell'amore racconta la storia di Olive, una dottoranda che bacia impulsivamente il professore più minaccioso del suo dipartimento, Adam Carlsen. Il bisogno di entrambi di una falsa relazione si trasforma in un esperimento di chimica che potrebbe in realtà risolversi nell'amore.