เรื่องราวของ โรเบิร์ต (แจ็ก แบล็ก) หุ่นยนต์ช่างฝีมือผู้ใฝ่ฝันที่จะออกผจญภัย เขาสร้างหุ่นยนต์ชื่อ คาลิ (อีวาน เรเชล วูด) ซึ่งเป็นหุ่นยนต์สาวที่มีหัวใจที่อบอุ่น โรเบิร์ตและคาลิออกเดินทางเพื่อตามหา ดร. เซบาสเตียน (ฮิวจ์ แจ็คแมน) นักประดิษฐ์หุ่นยนต์ผู้ล่วงลับ พวกเขาเชื่อว่าดร. เซบาสเตียนมีคำตอบสำหรับคำถามที่ว่าหุ่นยนต์สามารถมีความรู้สึกได้หรือไม่ ระหว่างการเดินทาง โรเบิร์ตและคาลิต้องเผชิญกับอันตรายมากมาย รวมถึงกองทัพหุ่นยนต์ที่ชั่วร้ายที่นำโดย ดร. นอร์แมน (ดารา ฟาร์เนส) โรเบิร์ตและคาลิสามารถเอาชนะอุปสรรคทั้งหมดได้หรือไม่? พวกเขาจะสามารถค้นพบความจริงเกี่ยวกับความรู้สึกของหุ่นยนต์ได้หรือไม่?