L'any 2120, la civilització humana pràcticament ha des­aparegut després d'un virus letal. Les intel·ligències artificials robòtiques controlen un món on només han sobreviscut dos tipus d'humans: uns quants que van escapar del virus i uns altres que han sigut modificats genèticament i criats en granges. 
Sam és un robot personal que torna a funcionar després d'uns anys de suspensió. La missió que li encarrega la Intel·ligència Artificial és clara: capturar una jove humana anomenada Hanna. A mesura que s'endinsa en un campament d'humans, descobreix que Hanna no només és algú que guarda relació amb el seu passat cibernètic mig esborrat, sinó també una peça clau en la supervivència de la raça humana.