21世紀(jì)中期，由于溫室效應(yīng)，南北極冰川融化，地球上很多城市被淹沒。此時，人類科技已經(jīng)高度發(fā)達(dá)，人工智能機器人就是人類發(fā)明出來用以應(yīng)對惡劣自然環(huán)境的科技手段之一，而且，機器人制造技術(shù)已經(jīng)高度發(fā)達(dá)，先進(jìn)的機器人不但擁有可以亂真的人類外表，還能感知自身的存在。
莫妮卡的兒子馬丁重病住院，生命危在旦夕，為了緩解傷痛的心情，她領(lǐng)養(yǎng)了機器人小孩大衛(wèi)（海利?喬?奧斯蒙特 飾），大衛(wèi)的生存使命就是愛她。馬丁蘇醒，恢復(fù)健康，回到了家里，一系列的事情使大衛(wèi)“失寵”，最后被莫妮卡拋棄。
在躲過機器屠宰場的殘酷追殺后，大衛(wèi)在機器情人喬（裘德?洛 飾）的幫助下，開始尋找自己的生存價值：渴望變成真正的小孩，重新回到莫妮卡媽媽的身邊。誰也不知道他能否完成自己的心愿，脫胎換骨成為真正的人，等待他們的只是兇吉難料的旅程……
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