Η ερωτική έλξη είναι ολοφάνερη όταν μια συγγραφέας αισθηματικών μυθιστορημάτων και ένας παραγωγός ντοκιμαντέρ συνεργάζονται για να φτιάξουν την απόλυτη ιστορία αγάπης του Χόλιγουντ - αρκεί βέβαια να κρατήσουν κρυφή τη χημεία τους για να μην τα τινάξουν όλα στον αέρα.

Η Φελίσιτι «Φίζι» Τσεν έχει μια φοβερή καριέρα ως συγγραφέας ρομαντικών μυθιστορημάτων με πολλά μπεστ σέλερ στο ενεργητικό της. Όταν όμως της ζητούν να μιλήσει σε μια τελετή αποφοίτησης στο πανεπιστήμιο, τότε συνειδητοποιεί ότι δεν έχει ζήσει τίποτα από όσα περιγράφει στα βιβλία της. Η Φίζι δεν έχει νιώσει ποτέ έρωτα. Πόθο, ναι. Αλλά αυτό το σαρωτικό συναίσθημα που δεν σε αφήνει να σκεφτείς καθαρά και σου παίρνει τα μυαλά; Όχι. Ποτέ.

Ο Κόνορ Πρινς, παραγωγός ντοκιμαντέρ και χωρισμένος πατέρας, λατρεύει τη δουλειά του. Όταν όμως το αφεντικό του του αναθέτει την παραγωγή ενός τηλεοπτικού ριάλιτι, ο Κόνορ νιώθει σαν το ψάρι έξω από το νερό. Ενώ ψάχνει να βρει απεγνωσμένα τη ρομαντική ηρωίδα του, μια τυχαία συνάντηση με την εκνευρισμένη Φίζι τού δίνει την τέλεια λύση. Κι αν έδειχνε την ίδια τη βασίλισσα των ρομάντζων να ερωτεύεται τρελά μπροστά σε όλο τον κόσμο;

Η Φίζι είναι ανένδοτη - εκτός αν ο Κόνορ συμφωνήσει με τους όρους της. Κι όταν εκείνος δέχεται και αρχίζει η παραγωγή του Πειράματος της αληθινής αγάπης, ο Κόνορ αναρωτιέται μήπως ήρθε η ώρα να βρει κι εκείνος το τέλειο ταίρι.