Es una época en la que los recursos naturales son limitados y la tecnología avanza a un ritmo vertiginoso, un nuevo tipo de robots con apariencia humana son utilizados para todo tipo de necesidades. Excepto el amor. La emoción es la última y controvertida frontera en la evolución de los robots. Y Cybertronics ha creado la solución. Su nombre es David (Haley Joel Osment), un niño robótico, programado para amar, que es adoptado por un empleado de Cybertronics y su esposa, cuyo hijo, que tiene una enfermedad terminal, ha sido criogenizado hasta que se pueda encontrar una cura. Aunque, poco a poco, se convierte en su hijo, una serie de inesperadas circunstancias hacen que a David esta vida le resulte imposible.

Sin la aceptación final de los humanos ni de las máquinas, David descubre un mundo en el que la línea entre robot y máquina es aterradora y profundamente delgada. Pronto David conocerá a Gigolo Joe (Jude Law), un robot de placer femenino, con el que emprende un viaje para encontrar su lugar en la sociedad que les ha creado