No ano 2035, os robots estão programados para viverem em harmonia com os humanos e fazerem parte do seu dia a dia. Quando um brilhante cientistca da U. S. Robotics Corporation aparece morto, o detective de Chicago, Del Spooner (Will Smith) é chamado para a investigação do crime. Auxiliado por uma psicóloga de robots, a Dra. Susan Calvin (Bridget Moynahan), o detective Spooner descobre que o principal suspeito do caso poderá ser um robot. Mas quando Spooner se aproxima da verdade, ele vê-se apanhado numa corrida pela própria vida. Com o tempo a escassear, uma ainda maior ameaça, que desafiará toda a existência humana começa a emergir.
