在未來世界，天才科學(xué)家天馬博士（尼古拉斯·凱奇 配音）因痛失愛子制造了搭載先進(jìn)人工智能的機(jī)械人阿童木（弗萊迪·海默 配音），試圖以兒子的情感記憶賦予其人性。然而博士始終無法接受機(jī)械生命體的存在，將阿童木遺棄后淪為流浪兒。軍方為獲取其蘊(yùn)含的強(qiáng)能反物質(zhì)能源，對(duì)阿童木展開全球追捕，并脅迫天馬博士拆解兒子的能源核心。生死關(guān)頭，博士幡然悔悟協(xié)助阿童木逃脫追捕。在逃亡過程中覺醒自我意識(shí)的機(jī)械少年，逐漸理解并超越自身的人造使命，最終以十萬馬力與飛行能力摧毀軍方要塞。決戰(zhàn)后阿童木選擇守護(hù)人類世界，天馬博士則在兒子遺留的機(jī)器人軀殼中重獲救贖，兩代機(jī)械生命體共同完成了對(duì)人性與科技關(guān)系的終極思考。