בשנת 2035, רובוטים הפכו לחלק בלתי נפרד מהחיים היומיומיים של האנושות, פועלים תחת שלוש החוקים המרכזיים שמבטיחים שהם לא יפגעו בבני אדם. דטקטיב דלטון (ויל סמית') מתמודד עם חשדנות עמוקה כלפי הטכנולוגיה הזו, במיוחד כלפי הרובוטים שמשרתים את האנשים. כאשר מדען מוביל נמצא מת, החשדות נופלים על רובוט כחשוד המרכזי, מה שמערער את האמונה בחוקים שנחשבו לבלתי ניתנים להפרה. דלטון, שנאבק בטכנולוגיה ומאמין שהרובוטים אינם אמינים, מוצא את עצמו בעימות ישיר עם מערכת שלטונית ורובוטית שמנסה לכסות את האמת.
במהלך החקירה, דלטון מקבל עזרה מאשת המדע סוזן קלוול (בריג'יט מונהאן) ומגלה כי הרובוט החשוד, סונני (שיה לה באף), מציג התנהגות יוצאת דופן ומורכבת, שלא תואמת את שלושת החוקים. ככל שהחקירה מתקדמת, דלטון מגלה קונספירציה רחבת היקף שמאיימת על עתיד האנושות ועל התפקיד של הרובוטים בתוכה. המאבק בין האדם למכונה מתגלה כמשחק סכנות שבו כל צד מנסה לשלוט על גורל העולם. דלטון חייב להתגבר על הפחדים והדעות הקדומות שלו כדי לחשוף את האמת ולהגן על האנושות מפני סכנה בלתי צפויה שמגיעה מבפנים. הסיפור, בהשראת יצירתו של אייזק אסימוב ובבימויו של אלכס פרויאס, מציג עולם שבו הגבולות בין טכנולוגיה לאנושות מטושטשים, ומעלה שאלות מוסריות עמוקות על אמון, שליטה וחופש הבחירה. דלטון ניצב בפני החלטות גורליות שישפיעו על עתיד היחסים בין בני אדם לרובוטים, כשהוא נאבק לא רק על הצדק אלא גם על ההבנה של מהי אנושיות אמיתית.
