一个破产的平面设计师最终租了一个有着恐怖故事和神秘邻居的房间。

　　英国首相（伊德里斯·艾尔巴 Idris Elba 饰）和美国总统（约翰·塞纳 John Cena 饰）的公开争执让两国联盟岌岌可危。然而，当他们成为某个强大势力的袭击目标后，这对冤家不得不放下分歧，展开一场横跨多国的疯狂行动。在军情六处精英特工诺埃尔（佩丽冉卡·曹帕拉 Priyanka Chopra 饰）的协助下，他们必须想方设法挫败那个威胁整个自由世界的惊天阴谋。

　　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。