Olive Smith, étudiante en troisième année de thèse, ne croit pas aux relations durables ; Anh, sa meilleure amie, si, raison pour laquelle Olive se trouve dans le pétrin. Afin de convaincre Anh qu'elle est heureuse en amour, Olive ne peut se contenter d'un simple mensonge : les scientifiques ont besoin de preuves. Comme tout biologiste qui se respecte, Olive panique et embrasse le premier homme qu'elle voit. Or cet homme n'est autre qu'Adam Carlsen, jeune professeur sexy et tyrannique à Stanford. Contre toute attente, Adam accepte de prétendre être son petit ami. Plus surprenant encore : il est parfait en tout point. Soudain, leur expérience est proche de la combustion, et Olive découvre que tester ses hypothèses sur l'amour peut s'avérer dangereux quand c'est son propre cœur qu'on met sous un microscope…