在虛構世界的1990年代，人類與機器人之間的戰爭讓世界陷入混亂。孤兒蜜雪兒·格林因一場車禍失去了父母及天才弟弟克里斯多福，並成為寄養少女。某晚，一台機器人「宇宙」找上了她，發現宇宙竟然是克里斯多福的意識，但肉身被囚禁於由伊森·史凱特領導的「中樞科技」（Sentre）公司之中。中樞科技由伊森·史凱特領導，他企圖利用克里斯多福的天才智慧，來協助系統的運算，於是將其意識將整間公司的系統相連。
蜜雪兒和宇宙意圖進入隔離區，並結識了退伍軍人基茲及機器人夥伴赫曼。他們來到荒原，並碰見了機器人社會的領袖花生先生，花生先生決定幫助他們。一行人找到了當初負責克里斯多福研究的安赫斯特醫生，對方叛逃了中樞科技，並為克里斯多福的大腦留了後路，以便他的意識能轉移至機器人宇宙中。史凱特為了找回宇宙而委託機器人退役部隊的布萊伯利上校協助，並成功捉回宇宙。但史凱特殺死了安赫斯特醫生，令不殺人類的布萊伯利感到不滿，並指責史凱特讓自己追捕一名男孩。
蜜雪兒決心拯救她的弟弟，於是在基茲和花生先生的幫助下潛入了中樞科技的總部，而基茲和花生先生則在外頭與中樞科技的保全無人機交戰。當保全無人機處於下風時，史凱特甚至親自駕駛無人機加入戰場。蜜雪兒發現克里斯多福處於昏迷狀態，他的意識被困在神經系統中。她進入弟弟腦內的世界與之交談，最後尊重弟弟的意願，切斷了他的連結，導致其肉體死亡。克里斯多福之死導致中樞科技的無人機行動停止，導致全球的中樞科技裝置隨之停擺。戰後，一段影像流出，證實了史凱特私自實施人體實驗，史凱特在企圖逃亡時被捕。蜜雪兒錄製了一段影片播放給全世界，提倡人與人之間交流的重要。
當宇宙的軀體被扔入垃圾場後不久，意外地動了起來，暗示克里斯多福的部分意識仍可能存在。 |
