公元2035年，是(shi)人和(he)机器人和谐相处的社会，智能机器人作(zuo)为(wei)最好的(de)生产工具和人类伙伴，逐渐深入人(ren)类生(sheng)活的各个领域，而(er)由于机器人“三大法则(ze)”的(de)限(xian)制，人类(lei)对机器人充(chong)满信任，很多(duo)机器(qi)人甚至已经成为(wei)家庭成员。
　　总部位于芝加(jia)哥的(de)USR公司(si)开(kai)发出(chu)了更先(xian)进的NS-5型(xing)超能(neng)机(ji)器人，然而(er)就在新产品(pin)上(shang)市前夕，机器人的创(chuang)造(zao)者阿尔弗(fu)莱德•朗宁博士却(que)在公司内离奇自杀。
　　黑(hei)人警探戴尔(er)•斯普纳（威尔(er)•史密斯 饰）接手了此案的(de)调查，由于(yu)不愉快的往事，斯普纳对(dui)机器人(ren)充满(man)了(le)怀疑，不(bu)相信人类与机器人(ren)能够(gou)和谐共处。他根据对朗宁(ning)博士(shi)生(sheng)前在3D投影机内留下(xia)的信息分析和对自杀现场的勘查(cha)，怀疑对(dui)象锁定了朗宁博士自己研制的(de)NS-5型机器人(ren)桑尼，而公司总裁劳(lao)伦(lun)斯•罗(luo)伯逊似乎也与此事有关。
　　斯普纳结识了专(zhuan)门研究(jiu)机器(qi)人心理的女科学家(jia)苏珊•凯(kai)文(碧姬•奈(nai)娜汉 饰)，随着二人调查的深入(ru)，真相一步一步被揭露出来：机(ji)器人竟然具备了自(zi)我进化(hua)的能力，他们对“三大法则”有了(le)自己(ji)的(de)理解(jie)，他(ta)们随时会(hui)转(zhuan)化成整(zheng)个人类(lei)的(de)“机(ji)械公敌(di)”。
　　斯普纳和凯文开始了对抗机器人(ren)的行动，一场(chang)制造(zao)者和被制(zhi)造者之间(jian)的战争拉开序幕。