《欲念游戏》讲述了2020年的一位曾在智能科技界叱咤风云的人物郭实（由郭涛扮演）。经历丧女之痛后，郭实决定远离尘世纷扰，每天沉浸在与机器人相伴的日子里。但在一场意外之下，郭实突然被误认为是一名杀人逃犯，并陷入了复杂的陷阱中。为自证清白，郭实行使过的一项名为“化蝶”的技术，并与才华横溢的学生飞凡（姜潮饰），还有挚爱机器人的伙伴萌萌（张子枫饰）共同寻找真凶。随着调查不断推进，郭实发现妻子宁雪（梅婷饰）和旧友老查（范伟饰）似乎也与此案有所关联；与此同时，视错觉开始困扰着他，让他越发无法判断什么是真实的现实，什么又是虚幻的世界——这是一场关乎科技智慧的对决，一触即发。