Un código inviolable que ha costado mil millones de dólares al gobierno de Estados Unidos es descifrado por un niño de nueve años. Este descubrimiento supone la muerte de sus padres y pone en peligro su vida. Para esclarecer los hechos, el FBI manda a uno de sus mejores agentes, a quien tienen relegado por su díscolo comportamiento.

Chicago, año 2035. Vivimos en completa armonía con robots inteligentes. Cocinan para nosotros, conducen nuestros aviones, cuidan de nuestros hijos y confiamos plenamente en ellos debido a que se rigen por las Tres Leyes de la Robótica que nos protegen de cualquier daño. Inesperadamente un robot se ve implicado en el crimen de un brillante científico y el detective Del Spooner queda a cargo de la investicación, ayudado por la psicologa de robots, Dra. Susan Calvin y un robot programado para tener sentimientos, Sonny. Este trio se verá inmerso en una impactante carrera contra el tiempo, llena de desagradables imprevistos. Su único objetivo será evitar que se lleve a cabo un complot donde los robots dominarán la raza humana.