Vuonna 2035 jKr., robotit on ohjelmoitu elämään sopusoinnussa ihmisten rinnalla, ja ne ovat osa jokapäiväistä arkea. Kun robotiikan erikoislaitoksen U.S.R:n nerokkain tiedemies löydetään kuolleena, Chicagon rikosetsivä Del Spooner (Will Smith) lähetetään tutkimaan tapausta. Robottipsykiatri Tri. Susan Calvinin (Bridget Moynahan) avustuksella Spooner päätyy mahdottomana pidettyyn teoriaan: pääepäilty voi olla robotti.
Mitä lähemmäs totuutta Spooner pääsee, sitä hengenvaarallisemmaksi leikki muuttuu. Ajan käydessä vähiin, pintaan nousee paljon odotettua pahempi uhka, jonka käsissä saattaa olla jopa ihmiskunnan kohtalo.
