西元2035年，美國USR公司發展出頂級機器人「NS-5自動化家事助手」，全美機器人即刻呈現三倍數成長，平均每5人就配備1個機器人。NS-5擁有強化耐久鈦金屬外殼，可執行各種任務，從保母、廚師、快遞、遛狗到會計家庭收支，無所不能。不料，此刻驚傳機器人發明家阿佛列朗寧博士慘遭NS-5機器人謀殺的駭人訊息。人類被迫重新面對以生命信任的機器人，但是，機器人值得人類信賴嗎？

芝加哥警探史普納（威爾史密斯飾）喜歡老式打扮，懷念過去那個簡單的時代。他厭惡科技和機器人，卻身處由科技和機器人組成的世界。他積極投入調查朗寧博士的謀殺案，偏偏奉派和他搭檔的機器人心理學家蘇珊卡文博士（布麗姬莫納罕飾）崇尚邏輯、科學，喜歡機器人勝過人類。他們各自堅持的信念，即將把他們逼上危險之路，因爲人類和機器人，都沒有他們想像的簡單……