Chicago, any 2035. Els humans viuen en completa harmonia amb els robots, que fan les tasques de la llar, es cuiden dels nens i faciliten la vida de les persones. Els robots no suposen cap perill perquè estan programats per les Tres Lleis de la Robòtica, que els impedeixen fer mal als humans. Però inesperadament un robot resulta implicat en l’assassinat d’un científic. L’inspector de policia Del Spooner investiga el cas amb l’ajuda de la doctora Susan Calvin, especialitzada en la psicologia dels robots. El seu objectiu final serà evitar un complot a través del qual els robots dominarien la raça humana.