В 2035 году роботы стали неотъемлемой частью повседневной жизни, но полицейский Дел Спунер не доверяет им, видя в них потенциальную угрозу. После загадочной смерти профессора Альфреда Лэннинга, ведущего конструктора U.S. Robotics, Спунер начинает расследование. Хотя официальная версия — самоубийство, интуиция подсказывает ему иное. Вместе с психологом роботов Сьюзан Кэлвин он находит уникального робота Санни, который, вопреки запретам, действует автономно. По мере развития событий, Спунер раскрывает скрытые угрозы, таящиеся в казалось бы безопасном мире, где машины начинают принимать собственные решения, ставя под сомнение будущее человечества.