I år 2035 tjener humanoide roboter menneskeheten, som er beskyttet av Isaac Asimovs tre lover om robotikk. Del Spooner, en politi-etterforsker i Chicago hater alle roboter, og viser dyp mistillit ovenfor dem. Etter at en robot reddet ham fra en bil-ulykke, samtidig som roboten lot en 12 år gammel jente drukne, utelukkende basert på logikk og odds for å overleve. Når Dr. Alfred Lanning, med-grunnlegger av U.S. Robotics (USR) faller til sin død fra kontoret sitt. Politiet mener dødsfallet var selvmord, men Spooner er skeptisk. Lawrence Robertson, administrerende direktør og annen med-grunnlegger av USR, lar Spooner undersøke videre.