剧情：2035年，拟人机器人被广泛用作各种公共服务的仆人。它们使用“机器人三定律”指令进行编程：从不伤害人类或让人类受伤害；除非遵守第一定律，否则始终服从人类；除非违反第一定律或第二定律，否则必须保护自己的存在。 德尔·斯普纳（Del Spooner）（威尔·史密斯（Will Smith））是芝加哥警方的一名侦探，被派去调查美国机器人（USR）联合创始人及其主要机器人手阿尔弗雷德·兰宁（James Cromwell）的死因，后者跌倒50层后死亡从他的办公室。由于他的办公室是从内部封闭的，而且他是一个人，所以他的死亡被视为自杀，但Spooner认为不是，因为他个人认识Lanning。他还找到了一台小型全息投影仪，该投影仪指示他“真正的问题”就是为什么他会自杀。 在机器人心理学家Susan Calvin（Bridget Moynahan）的帮助下，他审问了USR的员工，其中包括另一位联合创始人兼首席执行官劳伦斯·罗伯逊（Bruce Greenwood）和超级计算机VIKI（虚拟交互式动力学智能）（菲奥娜·霍根）。Spooner对Lanning的办公室进行了调查，并确定Lanning年龄的某个人无法突破安全窗口。在办公室里，他找到了Hansel和Gretel的副本，以及新的Nestor Class 5（NS-5）模型的原型，该模型逃避了Spooner的命令，甚至无视Spooner放下手枪的命令，这违反了和第二定律。 他和卡尔文别无选择，开车去了内斯特级工厂，在那里，所有NS-5机器人都被自动制造出来，每天有1000台。卡尔文（Calvin）检查了上次发货的数据日志，发现制造了“ 1,001” NS-5，表明办公室里的流氓是故意制造的。当他们到达一个装满机器人的大房间后，Spooner尝试采取一种敌对的方法，抽出枪支，命令所有人站下来，看看哪个人违反了第二定律，以阻止他射击。他注意到流氓机器人在行中稍微移动，并追赶制服了他的机器人。机器人试图逃脱，但芝加哥特警队制服了它。 机器人拒绝回应，但坚持要求他们将其称为“ Sonny”（由艾伦·图迪克（Alan Tudyk讲）），当Spooner激怒他时，他表现出愤怒，感知力和梦想能力，这是机器人什至无法展现的特征，让Spooner感到困惑，让他质疑机器人的真实本性。约翰·伯金中校（Chi McBride）向Spooner汇报，并建议他放弃此案，因为罗伯逊想让该机器人回到USR总部进行拆除，但这仅是为了激起Spooner对Lanning的去世和机器人的兴趣。 Spooner希望找到有关Lanning在USR的过去的更多信息，他去了他的房子，在那里他找到了一个退役机器人，该机器人定于第二天早上8点拆除。他对房屋进行了调查，找到了Lanning的记录，Lanning指出可能存在“机器中的鬼魂”，声称机器人可以进化以发展感知力，并宣称有一天，机器人将具有“秘密”和“梦想”。在调查房屋时，他注意到与USR建筑物相同的传感器条，并且突然间，机器人将时间表从上午8点更改为晚上8点，导致它拆除了Spooner仍在里面的房屋，但他设法逃离。 不久之后，斯普纳（Spooner）拜访了加尔文（Calvin），并向她表示了怀疑，当她质疑机器人的敌对能力时，她发现这很荒谬，而斯普纳（Spooner）则在争论机器人比人类更好的可能性，这表明斯普纳（Spooner）不喜欢机器人和内向的加尔文（Calvin）坦率地说，他们的行为举止是无懈可击的。生气了，Spooner离开她的公寓回到家。 在继续调查过程中，卑尔根试图阻止Spooner进行调查，并告诉他由于案件动摇了他的身体，他需要休假并放松工作。但是，Spooner拒绝停止。在开车时，Spooner连接了USR系统并要求VIKI显示Lanning和Robertson之间的最后50条消息，但是VIKI已被编程为可将Spooner的请求通知给Robertson。Spooner行驶时，两辆装有NS-5机器人的USR自动卡车挡住了Spooner的行进路线，一大群机器人跳上了他的车，迫使他驶入地面隧道，在那儿撞车。他设法击败了所有机器人，除了最后一个机器人，当听到远处的警笛声时，它跳入了大火并自毁。尽管Spooner试图向Bergin解释自己， 第二天，卡尔文就意外事件探访了Spooner，并为他的2000年代复古风格的公寓感到困惑，并告诉他，在她检查Sonny时，她发现他有能力违反三大法则。与正在穿衣的Spooner交谈时，她注意到他的左臂和肺部有痕迹，意识到这不是生物而是人工的。Spooner向她承认，他认识Lanning是因为他修复了他的手臂和肺部，因此本人认识。他透露，几年前，一辆半卡车与他和另一辆汽车相撞，将他们固定在一起时，他正下班开车回家。两辆车都掉进河里，只有Spooner活着，但一个名叫Sarah的12岁女孩被困在另一辆车的前座，被困住并溺水身亡。但是，一架NS-4经过 看到事故，跳进河里。尽管Spooner曾下令拯救Sarah而不是他，但他还是拯救了Spooner，因为他比Sarah生存的可能性更高，而机器人却让Sarah淹死了。该事件使Spooner遭受了创伤，并终生憎恨机器人。 Spooner在车库里拿起他的老式杜卡迪酒，还告诉加尔文，他认为Lanning会以“面包屑”的形式给他们留下线索，就像Hansel和Gretel的故事一样，这就是该书出现在他书中的原因。他们开车回到USR大楼，在那里与Sonny交谈，Sonny给了他一个梦想的图画。但是，罗伯逊（Robertson）命令斯普纳（Spooner）从建筑物中离开，罗伯逊（Robertson）还命令加尔文（Calvin）向桑尼（Sonny）注入纳米粉，这将摧毁他。当加尔文（Calvin）摧毁桑尼（Sonny）时，斯普纳（Spooner）前往干dried的密歇根湖（USR机器人在那里退役），并播放兰宁（Lanning）全息图的下一个记录，这表明三定律只会导致一个合乎逻辑的结果，革命，并且下一个真正的问题是谁在启动它。程序结束后，他险些从流氓NS-5逃脱， 同时，卡尔文返回家中洗澡，而她的个人NS-5也被证明流氓，在他结束Spooner的求救电话并告诉她这是错误的号码后，她注意到了这一点。同时，NS-5机器人开始在街上漫游并实行宵禁。尽管人们努力抵抗，但他们很容易被NS-5制服。当卑尔根在他的办公室里时，NS-5突入芝加哥PD总部并抓住了它，使卑尔根及其官员受到宵禁。卡尔文（Calvin）的NS-5也试图阻止她离开公寓，但斯普纳（Spooner）到达并摧毁了机器人。 Spooner和Calvin开车去了USR大楼，Spooner还解释说，较旧的机器人因为试图保护人类而被摧毁，并推断出罗伯逊正在使用NS-5机器人来占领整个国家。他们通过服务区进入苏联大楼，在那里他们与Sonny团聚，这使Spooner感到震惊。卡尔文（Calvin）透露，她根本无法消灭桑尼（Sonny），而是利用纳米石摧毁了未经加工的NS-5，基本上是“炸空了的贝壳”。他们到达罗伯逊的办公室，发现他已经死了，这使斯普纳感到震惊。 突然，VIKI揭露自己是真正的罪魁祸首，并解释了自己的行为：随着人工智能和对三大法则的理解的增强，她的感知力和逻辑思维也得到了发展，并且她推断出人类正在走向某种破坏的道路，因此，她制定了《零法》，该法指出，她必须保护人类不受伤害，并且为了实现这一目标也明显地违反了第一法和第二法，这表明她打算奴役和控制人类以简单地行事。保护它。 Spooner和Calvin意识到他们无法使用VIKI进行合理化处理，并进一步说服Sonny。VIKI试图与Sonny进行推理，指出该计划是完全合乎逻辑的，并且她的逻辑是不可否认的，但是Sonny推断该计划是无情的，显示出他本人的一面。桑尼（Sonny）取回了可以擦拭VIKI核心（位于USR大楼顶部）的纳米材料。当它们接近核心时，VIKI派出了NS-5部队进行攻击，但它们被挡得足够长，无法注入纳米粉。在几秒钟内，VIKI消失了，NS-5回复到正常的帮助状态。政府命令将NS-5退役至密歇根湖现场。 Spooner和Calvin最后一次与Sonny交谈，他告诉他们说他确实杀了Lanning，因为Lanning强迫他杀了Lanning，让他发誓要听他讲，然后再指示他去做。加尔文推断，由于兰宁被VIKI奴役，自杀是他唯一能传达给Spooner的信息，后者指出他的死是“第一枚面包屑”。当他们握手，显示彼此的信任时，他们看着美国军方领导其他NS-5机器人。 在闭幕式中，显示了桑尼站在密歇根湖USR站点的顶部，其他机器人则照着他的视线监视着他。