アイ,ロボット
2035年のアメリカ。ロボット工学三原則を組み込まれたロボットは既に人間のサポート役として日常生活に溶け込んでいる。そしてシカゴに本社を構えるUSロボティクス社(U.S.R.)は、新たに開発した中枢コンピューター「ヴィキ」(VIKI。Virtual Interactive Kinetic Intelligence、仮想動的対話型人工知能)に随時アップデートを受ける、利便性の増した次世代家庭用ロボットNS-5(Nestor Class 5)型を出荷しようとしていた。
そんな折にロボット嫌いな市警察の刑事、デル・スプーナーに連絡が入る。ロボット工学の第一人者であり、スプーナーの恩人でもあるラニング博士が勤務先のU.S.R.本社ビル内で、館内の吹き抜けに面した自室の窓を破って墜落死しているのが発見された。現場に残されていたホログラムプロジェクターにはスプーナーを呼ぶよう遺言が残されていた。警察は自殺と判断したが、腑に落ちないスプーナーは、ラニング博士の愛弟子であるロボット心理学者のカルヴィン博士と共に研究室の中を探り、「サニー」と名乗り人間に近い感情を持つNS-5型ロボットを発見する。スプーナーは研究室から逃亡したサニーを容疑者として拘束するが、「ロボットは絶対に人間に危害を加えない」として誰も取り合おうとしない。ロボットであるはずのサニーは、スプーナーの詰問に対して、ロボットには本来無いはずの「怒り」の感情を見せるが、そこで風説が流れるのを恐れた社長のロバートソンが、警察や市長に圧力をかけてサニーを社に持ち帰ってしまう。
諦めきれないスプーナーは夜、翌朝に取り壊される予定になっていた博士の自宅を捜索するが、解体ロボットが夜中に突如動き出し、家ごと潰されかける。
進化したヴィキは三原則を拡大解釈し、愚かな行いで自らを滅ぼそうとする人類を支配することで「保護」しようとしていたのだ。サニーはヴィキの考えに一応の理解を示すも、感情を持つ彼は人間を支配することを否定する。ナノマシンの容器はレーザーバリアーで守られていたが、特製のボディを持つサニーがバリアーに手を差し入れて入手に成功する。3人はビルの中枢となっているヴィキの陽電子頭脳を破壊するため、特別なメンテナンスハッチのある最上階へ急ぐ。駆けつけたNS-5の大群との攻防の中、カルヴィンが足場を崩され絶体絶命の危機に陥り、サニーは「ヴィキの破壊かカルヴィンを救うか」という選択を迫られるが、スプーナーの言葉を信じ、ナノマシンをスプーナーに託してカルヴィンを救う。そしてスプーナーとサニーの連携によってヴィキは破壊され、NS-5達の暴走は止まった。
事件は終息し、サニーはラニング博士が自分を作った理由を明かす。ラニング博士はヴィキが狂っていることに気がついていたが、すでにヴィキの監視下に置かれていたため、身動きが取れずにいた。そこで、ラニング博士は三原則に縛られないサニーを造り、自分を殺害、正確には自殺を手伝わせ、ロボット嫌いなスプーナーを犯人へと導こうとしたのだ。全てを理解したスプーナーは、「友人」としてサニーと握手を交わす。ヴィキの手を離れて再び従順になったNS-5達はすべてミシガン湖畔の倉庫へと収容され、使命を遂げたサニーもそこへ向かうが、NS-5達を救うべきか悩む。サニーが丘を見つめその上に立つと、集められたNS-5達はサニーを見上げる。それはまさに、サニーが夢の中で見た「ミシガン湖の湖畔と、丘の上に立つ人物がロボットを解放する」光景であった。