Film situado no ano 2034, baseado no relato homónimo do pai da robótica Isaac Asimov e nas súas famosas tres leis da robótica: 1) Un robot non pode facer dano a un ser humano, ou pola sua pasividade, permitir que o sufra. 2) Un robot debe obedecer as ordes dun humano, agás no caso de entrar en conflito coa primeira lei. 3) Un robot debe se-autoprotecer, a non ser que entre en conflicto coas outras dúas leis.
A trama relata a investigación do asasinato dun coñecido científico, disenador de robots, polo detective Spooner, que está en contra da presencia dos robots na vida cotiá. O principal suspeitoso da morte é un robot, Sonny, e isto pode prexudicar gravemente á empresa U. S. Robotics na súa intención de comercializar masivamente unha nova xeración de androides. A siquiatra de robots Susan Calvin axudará ao policía na súa investigación.
A película afonda na idea dunha humanidade cada vez máis deshumanizada e solitaria, que contrasta co robot Sonny, que comeza a presentar reaccións de auténtica persoa.
