ウィル・スミス主演でアイザック・アシモフの小説を基にしたSFサスペンス・アクション。人間とロボットが共存する近未来を舞台に、一人の刑事とロボットの攻防を描く。
人間とロボットが共存する2035年のシカゴ。家庭用ロボットを出荷しているUSロボティクス社で、ロボット工学の第一人者ラニング博士が謎の死を遂げる。ロボット嫌いの刑事スプーナーは、博士が開発した新型ロボット“サニー”に疑いの目を向けるが、捜査に協力するUSロボティクス社のロボット心理学者カルヴィン博士は、“ロボット3原則”を理由にロボットが人間に危害を加えることは絶対にありえないと主張する。