在将来世界,由于痛失爱子,天才科学家天马博士(尼古拉斯·凯奇 Nicolas Cage 配音)创造出了机械人阿童木(弗莱迪·海默 Freddie Highmore 配音),想以此来作为儿子的替人,探求安慰。虽然,阿童木拥有博士儿子的情感和记忆,而且先辈的程序还在不断美满其情绪,并让他富有怜悯心。但是,博士始终无法接受失子之痛,对阿童木也不能正确对待,并认为他不是人类而将其抛弃。阿童木沦落为无家可归的流浪儿,而且还备受军方的四处通缉,并最终被捉住。军方要求天马博士拿掉阿童木的能源,让它变成军方机器人的能源配备。在最后时刻,天马博士忽然觉醒,并协助阿童木逃脱。面对军方的围追堵截,阿童木奋起反抗,最终一场惊世大战一触即发。在不断的旅行过程中,阿童木也逐渐成长,他也接受了本身这机械与人类结合的设计,并肩负起全人类生死存亡的重任【嘟嘟小姐谢谢你】