21世纪中叶，由于温室效应，南北极的冰川融化，地球上许多城市被淹没。此时人类科技已经高度发达，人工智能机器人是人类为了应对恶劣的自然环境而发明的技术手段之一，而且机器人制造技术也已经高度发达，先进的机器人不仅拥有真实人类的外表，还能感受到自己的存在。
莫妮卡的儿子马丁重病住院，生命垂危，为了减轻痛苦，她收养了机器人小孩大卫（海利·乔尔·奥斯蒙饰）。大卫的人生使命就是爱她。马丁苏醒过来，康复，回到家中。一系列的事情让大卫“失宠”，最终被莫妮卡抛弃。
逃离机器人屠宰场的残酷追捕后，大卫在机器人爱人乔（裘德·洛 饰）的帮助下，开始寻找自身生存的价值：渴望变成一个真正的孩子，回到母亲莫妮卡身边。没人知道他能否实现愿望，成为一个真正的人。等待他们的，是一场难以预知的旅程……
