故事发生在一个晚上，安娜是一位一丝不苟的主厨，有着不为人知的过去，她的丈夫雷是一位健谈的连锁餐厅经营者。
布兰迪（米娜·苏瓦丽 Mena Suvari 饰）个性活泼爱玩，常常流连于各色派对之中。某日，她刚刚结束了一场狂欢，晕晕乎乎的驾车行驶在马路上，就在此时，车祸发生了，倒霉蛋是一个名叫托马斯（斯蒂芬·瑞 Stephen Rea 饰）的男人，然而，他非但没被撞飞，反而丝丝地嵌在了布兰迪座驾的挡风玻璃上，一时间进退两难。
公元2035年，是人和机器人和谐相处的社会，智能机器人作为最好的生产工具和人类伙伴，逐渐深入人类生活的各个领域，而由于机器人“三大法则”的限制，人类对机器人充满信任，很多机器人甚至已经成为家庭成员。 总部位于芝加哥的USR公司开发出了更先进的NS-5型超能机器人，然而就在新产品上市前夕，机器人的创造者阿尔弗莱德•朗宁博士却在公司内离奇自杀。 黑人警探戴尔•斯普纳（威尔•史密斯 饰）接手了此案的调查，由于不愉快的往事，斯普纳对机器人充满了怀疑，不相信人类与机器人能够和谐共处。他根据对朗宁博士生前在3D投影机内留下的信息分析和对自杀现场的勘查，怀疑对象锁定了朗宁博士自己研制的NS-5型机器人桑尼，而公司总裁劳伦斯•罗伯逊似乎也与此事有关。 斯普纳结识了专门研究机器人心理的女科学家苏珊•凯文(碧姬•奈娜汉 饰)，随着二人调查的深入，真相一步一步被揭露出来：机器人竟然具备了自我进化的能力，他们对“三大法则”有了自己的理解，他们随时会转化成整个人类的“机械公敌”。 斯普纳和凯文开始了对抗机器人的行动，一场制造者和被制造者之间的战争拉开序幕。
某日，巡警约翰（史蒂芬·鲍德温 Stephen Baldwin 饰）在街头偶遇了一名毒贩，约翰误以为毒贩想要攻击自己，便率先对其开了枪，哪知道毒贩的身上根本就没有武器，这也就以为着，约翰作为警察，杀死了一个手无寸铁的人，等待着他的，将会是严厉的裁决。 此时，某位神秘人物现身，帮助约翰脱离了困境，作为代价，约翰必须加入他所领导的一个特勤小组之中。此小组作风极为冷酷，执行任务之时实行格杀勿论的政策，约翰对此十分反感，却也无可奈何。一次行动中，约翰放走了一个无辜的脱衣舞娘肯蒂（蒂亚·卡雷尔 Tia Carrere 饰），行动小组得知此事，遂对肯蒂发起了追杀行动。
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