公元 2035 年，是人和机器人和谐相处的社会，智能机器人作为最好的生产工具和人类伙伴，逐渐深入人类生活的各个领域，而由于机器人“三大法则”的限制，人类对机器人充满信任，很多机器人甚至已经成为家庭成员。总部位于芝加哥的 USR 公司开发出了更先进的 NS-5 型超能机器人，然而就在新产品上市前夕，机器人的创造者阿尔弗莱德 • 朗宁博士却在公司内离奇自杀。黑人警探戴尔 • 斯普纳（威尔 • 史密斯饰）接手了此案的调查，由于不愉快的往事，斯普纳对机器人充满了怀疑，不相信人类与机器人能...

故事设定在 2035 年，机器人已成为人类生活的一部分。警探戴尔・斯普纳在调查一起机器人杀人案件时，发现背后隐藏着一个可能威胁人类生存的巨大阴谋，他必须与机器人专家苏珊・卡尔文一起，揭开真相，阻止危机。