《我，机器人》2035年是人类与机器人和谐相处的社会。智能机器人作为人类最好的生产工具和伙伴，逐渐渗透到人类生活的各个领域。由于机器人“三定律”的限制，人类对机器人充满了信任。许多机器人甚至成为了家庭成员。总部位于芝加哥的USR开发了更先进的NS-5超级机器人。斯普纳警探（威尔·史密斯WillSmith饰）调查此案的黑人警探。由于过去的不愉快，斯普纳充满了机器人怀疑论者，不确定人类和机器人能否和谐共处。根据朗宁博士在3D投影仪中留下的信息分析以及对自杀现场的调查，他怀疑目标是朗宁博士自己研发的NS-5机器人桑尼，而公司总裁劳伦斯·罗伯逊（LawrenceRobertson）公司，好像也……和这件事有关。斯普纳结识了专门研究机器人心理学的女科学家苏珊凯文（布丽吉特奈娜汉饰）。随着他们调查的深入，真相一步步揭开：机器人具有自我进化的能力，对“三大法则”有着自己的理解，它们将蜕变成全人类的“机器公敌”在任何时候。斯普纳和凯文展开了一场对抗机器人的行动，一场制造者与被造物的战争由此拉开序幕。