I en verden, hvor arbejderne tvinges til at indtage stoffer, der regulerer deres sindstilstand og undertrykker deres sexdrift. To af disse robot mennesker, THX 1138 og LUH 3417, beslutter sig for ikke mere at indtage medicinen, hvorved deres interesse og kærlighed for hinanden vokser. De ender i fængsel og bliver adskilt, og THX drager ud på en farefuld færd for at finde LUH igen.
