在未來(lái)世界,由于痛失愛(ài)子,天才科學(xué)家天馬博士(尼古拉斯·凱奇 Nicolas Cage 配音)創(chuàng)造出了機(jī)械人阿童木(弗萊迪·海默 Freddie Highmore 配音),想以此來(lái)作為兒子的替身,尋找安慰。雖然,阿童木擁有博士?jī)鹤拥那楦泻陀洃?,而且先進(jìn)的程序還在不斷完善其情緒,并讓他富有同情心。可是,博士始終無(wú)法接受失子之痛,對(duì)阿童木也不能正確對(duì)待,并認(rèn)為他不是人類(lèi)而將其拋棄。阿童木淪落為無(wú)家可歸的流浪兒,而且還備受軍方的四處通緝,并最終被抓住。軍方要求天馬博士拿掉阿童木的能源,讓它變成軍方機(jī)器人的能源配備。在最后時(shí)刻,天馬博士突然醒悟,并協(xié)助阿童木逃走。面對(duì)軍方的圍追堵截,阿童木奮起反抗,最終一場(chǎng)驚世大戰(zhàn)一觸即發(fā)。在不斷的旅行過(guò)程中,阿童木也逐漸成長(zhǎng),他也接受了自己這機(jī)械與人類(lèi)結(jié)合的設(shè)計(jì),并肩負(fù)起全人類(lèi)生死存亡的重任。