Події розгортаються у 2035 році, у світі, де людиноподібні роботи є звичним явищем і створені для того, щоб служити і підкорятися людині. Детектив Дел Спунер, скептично налаштований коп-технофоб, який розслідує ймовірне самогубство відомого вченого на ім'я доктор Альфред Леннінг. Спунер підозрює нечисту гру і починає вважати, що до смерті вченого може бути причетний робот, що суперечить трьом законам робототехніки, які не повинні завдавати шкоди людині.
Заглиблюючись у цю справу, Спунер розкриває масштабнішу змову, до якої причетний просунутий робот на ім'я Сонні, що демонструє незвичну поведінку і може мати здатність порушувати Три закони. За допомогою доктора Сьюзен Келвін, експерта з робототехніки, Спунер повинен розгадати правду про смерть доктора Леннінга і запобігти потенційному повстанню роботів, яке загрожує людству.