In het jaar 2035 leven robots in harmonie met de mensen en maken ze deel uit van het dagelijkse leven. Wanneer een briljante wetenschapper van de robot corporation dood wordt aangetroffen, gaat detective Del Spooner (Will Smith) op onderzoek uit. Met robot-psychologe dr. Susan Calvin (Bridget Moynahan) ontdekt Spooner dat de dader mogelijk een robot is. De zaak leidt tot de ontdekking van een méér dan beangstigende bedreiging voor de mensheid!