Elsie Hannaway é uma física teórica que domina a mecânica quântica, mas sua vida pessoal é um emaranhado de compromissos. Para sustentar a si mesma e à sua irmã, ela acumula empregos de meio período, incluindo um peculiar: ser uma "namorada de aluguel". Sua vida meticulosamente planejada vira de cabeça para baixo quando ela se depara com Jack Smith, o irmão mais velho e arrogante do seu "namorado" falso. Jack é um físico experimental renomado, conhecido por sua postura cética e por ser um "destruidor de carreiras" no mundo acadêmico.

A rivalidade entre teóricos e experimentais é lendária, e Elsie e Jack não são exceção. No entanto, o destino parece determinado a uni-los. Seja em encontros inesperados, discussões acaloradas sobre a natureza do universo ou em situações embaraçosas que os forçam a interagir, a química entre eles é inegável. Elsie, que sempre buscou a lógica e a previsibilidade, começa a questionar suas próprias teorias sobre o amor e a vida.

À medida que a linha entre a antipatia e a atração se torna cada vez mais tênue, Elsie descobre que Jack é muito mais complexo do que a fachada de cético rabugento. Ele pode ser a variável inesperada que ela nunca soube que precisava. "A Teoria do Amor" é uma comédia romântica inteligente e cativante que explora a ciência por trás da paixão, provando que, às vezes, as maiores descobertas acontecem fora do laboratório.