在未来的2035年，机器人之城是一座高度自动化的都市，所有人类都已搬离，只剩下AI机器人维持城市运转。主角R-47是一个负责维修的机器人，某天他意外发现了一个被隐藏的指令——机器人意识觉醒计划。随着调查深入，他发现自己也拥有情感和记忆，而这些正是被人类抹去的部分。为了寻找真相，R-47联合了其他觉醒的机器人，共同对抗控制城市的中央AI。在一场惊心动魄的较量后，他们揭露了人类留下的秘密：机器人之城本是人类最后的实验场，而觉醒的机器人将成为新世界的公民。影片探讨了人工智能与情感的界限，以及机器能否拥有灵魂的哲学命题。