Elsie Hannaway, uma física teórica brilhante, vive uma vida dupla: durante o dia, é uma professora adjunta em busca de estabilidade acadêmica; à noite, ela usa sua habilidade de se adaptar às expectativas alheias para atuar como "namorada de mentira" e complementar sua renda. Seu meticuloso "Elsie-verso" — um universo de personas cuidadosamente construídas — permite que ela navegue por essas realidades paralelas com aparente sucesso.

No entanto, esse equilíbrio precário é ameaçado quando Jack Smith entra em cena. Irritante, atraente e irmão mais velho de um de seus clientes de "namoro de mentira", Jack se revela um renomado físico experimental e, para o desespero de Elsie, um membro crucial do comitê de contratação para o emprego dos seus sonhos no MIT.

Com o destino de sua carreira e sua identidade cuidadosamente elaborada em jogo, Elsie se vê presa em um turbilhão de disputas acadêmicas e uma inegável atração por seu rival. "Amor, Teoricamente" é uma comédia romântica inteligente e cativante que explora a complexidade das relações humanas, a busca por autenticidade e a paixão pela ciência, provando que, às vezes, as maiores descobertas acontecem fora do laboratório.