人腦及其潛能一直是頂尖科學家心中的謎團，為之神魂顛倒。我們經常聽說，人類目前運用的腦力，遠少於我們的腦力潛能，但究竟能夠運用幾個百分比，至今沒有定論⋯忽高忽低。編劇兼導演盧貝松把這個有趣的觀點放在心上，作為新電影的前提假設。他想像如果可以發揮大腦最深處的潛能，會有什麼結果，我們對生命的看法會有什麼改變⋯以及如何影響我們的生存。他深思：「我們能夠進一步控制自己和別人嗎？」盧貝松想像一個「平凡的女孩」，發揮大腦潛能以後，獲得超人般的體能和智力。他說：「露西就像一般人也有煩惱，她不知道如何面對人生，卻逐漸觸及宇宙最偉大的知識。」
製片維吉妮貝松席拉和盧貝松合作過三部電影（《黑幫追殺令》The Family、《以愛之名：翁山蘇姬》The Lady、《神古驚奇：古生物復活》The Extraordinary Adventures of Adèle Blanc-Sec），她說盧貝松的構想，整整經過十年的修正：「他早就想到這個故事的基礎元素，但一直沒準備好，我想他要等待思想成熟，所以這麼多年過去了，才回過頭來拍攝。」
盧貝松相信「腦力潛能開發」的點子，就足以寫成精彩的動作驚悚片，但仍想找到科學根據。盧貝松說：「我找一些科學家談過，我很驚訝他們對癌症、細胞的看法，例如我們有幾千億個細胞相互溝通，每個細胞每秒可以發射大約一千個訊號，電腦網路相形失色，我花了幾年時間，才為本片找到真實和虛構的平衡點。」
盧貝松深入思考這個靈感，拜訪一些科學家，包括世界聞名的神經學家伊沃阿吉德（Yves Agid），他是巴黎皮提薩佩特醫院之腦脊研究所的創辦人，盧貝松也是創始會員之一。阿吉德記得他和盧貝松提過，一個故事「要結合事實和虛構」。他說：「當盧貝松提到這個劇本，我覺得棒極了，但我必須以事實勒住他的想像力，加上他理解力很好，一點就通。」
這位神經學家協助盧貝松拿捏現實和想像的平衡，他也總算明白，電影想像力和科學思考並不互斥，阿吉德說：「這就是《露西》厲害的地方：它有事實根據。舉例來說，《露西》提到腦內有多少個細胞，每個細胞每秒發射多少訊號等。盧貝松藉由這些數據，為整部電影創造迷人的韻律。當然隨著露西不斷進化，故事也就更加虛幻，但依然不是天馬行空，所以你看這部電影，你會信以為真。以一定的事實為基礎，才能擄獲觀眾的心。」
盧貝松娓娓道來整個研究過程：「這部電影揉合了幾個元素，包括極惡之人和實驗藥物。這其實不算藥物，而是懷孕女性在第六週所分泌的物質，稱為CPH4。我跟一些醫生談過，才有這個構想，並非不合邏輯。等你發揮20%的腦力，你就可以進化到30%。等你達到30％，你就可以發揮40%。這就像骨牌效應。一旦露西征服自己的大腦，那就覆水難收了。就算她想停止，也不知道該怎麼做。」
不論是《霹靂煞》的妮基塔，《終極追殺令》的瑪蒂妲，或是《第五元素》的麗露，盧貝松為現代電影創造出一些最冷血強悍的女性。至於這部電影的女主角，他心目中的女演員要讓人相信她極度脆弱，但不經意吸入大量實驗藥物後，又要化身超女。
貝松席拉描述這部電影的神奇女英雄：「露西是一個平凡的女孩，跟亞洲這裡的朋友享受人生，參加無數的派對。她正在探索人生，卻是以辛苦的方式⋯超乎她想像的辛苦。」
貝松席拉等製片找上史嘉蕾喬韓森，她飾演過小品電影《愛情不用翻譯》Lost in Translation和《雲端情人》Her，還有賣座鉅片《鋼鐵人2》Iron Man 2、《復仇者聯盟》The Avengers，另有近期的《美國隊長2：酷寒戰士》Captain America: The Winter Soldier。
盧貝松很欣賞這位演員的自律。他說打從一開始，史嘉蕾喬韓森就很細心專業：「我們初次見面，史嘉蕾喬韓森把劇本讀過了，她的閱讀心得深得我心。她為這個劇本感到萬分期待。那一刻，我早已打定主意，她就是我要的女主角。」史嘉蕾喬韓森解釋她為什麼想飾演露西，因為這個角色「初次出現時，正在人生分岔路上，正在追尋自我，試圖把自己拉回正軌。」史嘉蕾喬韓森不只喜歡這個題材，也欣賞盧貝松的想像力。她說：「這部電影提出一些複雜的存在問題。很難想像這個劇本是怎麼寫出來的，因為全部都是出自盧貝松之手。我單憑劇本的描述，來想像這部電影，但盧貝松可是全心投入這項拍攝計畫。」
史嘉蕾喬韓森坦承，非線性的劇本起初讓她摸不著頭緒，但她知道這個導演信得過。她很瞭解盧貝松的作品，馬上簽了這部電影。她說：「這就是我加入的過程，我必須相信盧貝松的眼光，我記得我們兩個人見面時，他說：『計畫難免有曖昧不清的時候，所以你必須相信我，我很清楚整個構想』。於是我信了他，放手一搏。他真的很厲害，很清楚自己的想法，也有把想法付諸實現的決心。」
劇組人員都認為露西是很吃重的角色，但史嘉蕾喬韓森的表現超乎預期。貝松席拉說：「露西從平凡女孩變成超人，這是比較難以詮釋的地方，露西經歷太多轉變，但史嘉蕾喬韓森把那個成長過程處理得很好。」盧貝松自有一套方法，來幫助史嘉蕾喬韓森進入這個角色。他說：「我們在史嘉蕾喬韓森的牆上貼了東西，上面寫著腦力25%、50%或70%，讓她知道我想要的反應。」盧貝松接著說：「我們詳細計畫每次多運用10%腦力，知識和潛能有何變化。這是很棒的參考，每天早上她都會確認今天要拍哪一種腦力。只要比較最初和最後的露西，你幾乎看不到共通點。史嘉蕾喬韓森在片場的表現十分優秀，無論什麼要求她都照辦，她總是樂於嘗試。」
史嘉蕾喬韓森坦承最大的困難，就是讓觀眾對露西這個角色產生共鳴，儘管她的身體和心理正在改變：「當實驗藥物滲入體內，露西的同情心和疼痛感逐漸喪失。即使她可以挖掘別人的記憶，甚至控制別人的身體，她卻沒有任何感想。她喪失對別人的成見或評判，但我必須看見她背後的人性，否則我的演出很容易流於平淡。」
