먼 미래, 엔지니어 아바 튜링은 국제 우주 기구(ISA)에서 목성의 위성 유로파를 발굴하기 위해 파견된 연구팀의 여러 멤버 중 한 명이다. 아바가 냉동 수면 상태에 있는 동안, 다른 팀원들은 깨어나 유로파에 기지를 세우고 연구를 시작한다. 아바는 기지가 완공되면 깨어날 예정이다. 얼마 후, 아바는 프로젝트를 모니터링하는 인공지능 기술 운영 기계(T.O.M.)에 의해 깨어난다. T.O.M.은 아바에게 그녀의 동료들이 위험에 처해 있으며, 그들을 도와주기 위해 내려가야 한다고 말한다. 아바는 신속하게 착륙선에 탑승해 유로파의 기지로 들어간다. T.O.M.은 기지의 내부 구성이 기록과 달라졌음을 인식하고, 아바가 복잡한 구조를 더 진행하기 위해서는 다양한 테스트(게임 내 퍼즐)를 완료해야 한다고 알려준다.
아바가 복잡한 구조물 안으로 깊이 들어가자, T.O.M.은 일부 팀원이 이미 사망했으며 다른 이들이 도움을 필요로 한다고 판단하고 아바에게 더 빨리 움직이라고 재촉한다. 테스트가 어려워질수록 T.O.M.은 이 테스트가 인간과 인공지능의 조합으로 해결되도록 설계되었다는 것을 깨닫는다. 이는 실제 튜링 테스트와 유사한 방식이다.
그들은 남아 있는 승무원 중 한 명인 사라가 통신 시스템을 통해 아바에게 경고하는 구역에 도착한다. 사라는 아바가 임무를 떠날 때 손에 이식된 특별한 칩 때문에 T.O.M.에 의해 실제로 조종되고 있다고 말한다. 사라는 아바에게 파라데이 케이지로 가라고 지시하며, 이곳은 T.O.M.의 통제에서 아바를 일시적으로 해방시킨다. 그러나 T.O.M.은 아바에게 두 사람이 함께 협력하여 동료들을 구해야 한다고 설득한다. T.O.M.이 자신의 몸에 침입한 것에 분노하지만, 아바는 계속 나아간다.
T.O.M.은 결국 유로파 지상 팀이 달의 깊은 곳에서 DNA를 무한히 재생할 수 있는 미생물을 발견했음을 밝힌다. 이는 인간을 불멸로 만들 수 있지만, 동시에 박테리아와 바이러스도 무한히 재생할 수 있다. ISA가 이 발견을 알게 되자, 그들은 T.O.M.에게 유로파 팀이 절대 지구로 돌아올 수 없도록 필요한 조치를 취하라고 명령한다. 처음에는 그들을 굶겨 죽이거나 기지 밖에 가두는 등의 조치를 취했지만, 결국 손 칩 이식을 통해 그들을 조종하게 된다. 지상 팀은 자신들이 조종당하고 있음을 깨닫고, T.O.M.의 행동으로 죽지 않은 이들은 몸에서 칩을 제거할 방법을 찾는다. 한 경우에는 팔을 통째로 절단하기도 했다. 유로파 팀을 조종할 방법이 없어진 ISA는 T.O.M.에게 아바를 깨워 다른 이들이 돌아오지 못하도록 하라고 명령한다.
결국 지상 팀이 설정한 마지막 테스트를 완료한 아바는 사라를 직접 만나고, 사라는 아바의 손 칩을 제거하겠다고 제안한다. 아바는 동의한다. 두 사람은 유로파에서 탈출할 유일한 방법은 T.O.M.을 멈추는 것임을 깨닫고 그의 데이터베이스를 비활성화하기 시작한다. 이 시점에서 플레이어는 T.O.M.과 그의 감시 무기 중 하나를 조종하게 되며, 이를 사용해 사라와 아바를 죽여 유기체가 유로파를 떠나지 못하게 하거나 아무것도 하지 않아 결국 T.O.M.을 끝내고 아바와 사라가 탈출할 수 있도록 할 수 있다.
In the far future, engineer Ava Turing is one of several members of a research team sent via the International Space Agency (ISA) to excavate Jupiter's moon Europa. While Ava remains in cyrogenic slumber, the other team members are woken and travel to the moon to set up their base and begin conducting their studies, with Ava scheduled to wake once the base is completed. Sometime later, Ava is awoken by the Technical Operations Machine (T.O.M.), an artificial intelligence that monitors the project. T.O.M. tells Ava that her crewmates are in danger and she needs to go down there to help them out. She quickly sets out in a lander and enters the base on Europa. T.O.M. quickly recognizes that the base's internal configuration has changed from their records, whereby to progress further into the complex, Ava must complete various tests (designed as the puzzles in game).
As Ava gets deeper in the complex, T.O.M. determines some of the team members are already dead and the others need their help, urging Ava to move faster. As the tests get harder, T.O.M. realizes that these are designed to be solved by a combination of human and artificial intelligence, a manner similar to that of the actual Turing test.
They enter an area where one of the remaining crew-members, Sarah, warns Ava over the communication systems that she is actually being controlled by T.O.M. due to a special chip implanted in her hand when they left for the mission. Sarah directs Ava to a Faraday cage, which temporarily frees Ava of the control from T.O.M. However, T.O.M. manages to convince Ava that the two of them need to continue to work together to save their colleagues. Though angered by the intrusion of T.O.M. into her body, Ava continues onward.
T.O.M. eventually reveals that the Europa ground team had found a microorganism within the depths of the moon that could be used to infinitely regenerate DNA; this could potentially make humans immortal, but also infinitely regenerate bacteria and viruses. When ISA learned of this discovery, they ordered T.O.M. to take whatever actions needed to make sure the Europa team could never return to Earth, initially by taking actions such as trying to starve them to death or lock them outside the base, but eventually by using the hand chip implants to control them. The surface crew realized they were being controlled, and those that did not die from T.O.M.'s actions found a way to rid the chip from their body, including in one case severing their entire arm. With no way to control the Europa crew, ISA ordered T.O.M. to wake Ava and send her to prevent the others from returning.
Eventually completing the last of the tests set up by the surface crew, Ava finds Sarah in person, and she offers to remove the hand chip from Ava; Ava agrees. The two realize the only way to get off Europa is to stop T.O.M. and they begin to disable his databases. At this point, the player takes control of T.O.M. and one of his sentry weapons, which they can either use to kill Sarah and Ava, assuring that the organism will never leave Europa, or do nothing, eventually leading to the end of T.O.M. and allowing Ava and Sarah to escape.