Basada en la novela bestseller de The New York Times, escrita por Ali Hazelwood, La hipótesis del amor sigue la historia de Olive (Lili Reinhart), una brillante estudiante de doctorado enfocada en construir su futuro en el ámbito académico. Sin embargo, cuando descubre que su mejor amiga, Ahn (Rachel Marsh), se ha enamorado de Jeremy (Nicholas Duvernay), el chico que le gusta, Olive besa impulsivamente al intimidante profesor Adam Carlsen (Tom Bateman) para demostrar que ya lo ha superado.