在科技高度发展的未来某一天，人类在机器人的制造方面已经炉火纯青，尤其是在人工智能领域里已经颇有成就。制造的机器人不仅能处理各种日常工作和生活，还既有了人类的智慧和一部分情感。
影片从梦尼卡一家开始讲述。梦尼卡一家本来是一个很幸福的家庭，但是由于儿子马克在一次意外事故中差点丢掉性命，处于昏迷状态。梦尼卡的老公为了缓解她老婆梦尼卡的抑郁情绪，给梦尼卡定做了一个和马克一模一样的机器人小孩子，名叫大卫。大卫很听话也很顽皮，起初很令梦尼卡头疼不已。但是随着时间的推移，一家人慢慢地建立了真挚的感情。大卫变的很听话很乖巧，梦尼卡也很疼爱它。大卫有一天突然问梦尼卡：妈眯，你到底可以活多少年？梦尼卡说大概再过五十年吧。大卫好奇地问：五十年不是很短吗？那五十年后我不就一个人了吗？多寂寞呀!大卫看过一些童话故事，据说如果剪下一个人的头发，就能和那个人永远在一起。所以有一次趁妈妈睡着的时候偷偷摸摸剪下她的头发。这一度让梦尼卡惊讶不已，一个机器人小孩子怎么会想这么多。若干年后，梦尼卡的真儿子马克竟然被治疗好了，梦尼卡惊喜不已。
但随之而来的麻烦也是始料未及的。两个小孩为了争得妈妈的宠爱经常打打闹闹、争风吃醋，有一次甚至差一点害马克溺水身亡。梦尼卡一家经过反复考虑后，决定将大卫放归森林让他自生自灭。梦尼卡谎称带大卫去外面兜风，大卫不知是计，开心极了。梦尼卡将车开到野外，塞给大卫一些钱，才把真相告诉它。梦尼卡泪流满面地对大卫说：妈妈很疼爱你，可是你毕竟不是真人，所以只能放弃你了，妈妈对不起你!大卫先是一脸的茫然，而后才大声哭喊：不、不，妈妈不要丢掉我，我不再惹您生气了好吗？我不再和马克争吵了好吗？求求您不要丢下我一个人!梦尼卡泪流满面强行驾车离开，看着后视镜里大卫孤独的身影越来越远，梦尼卡终于按捺不住嚎啕大哭!这样的场面任谁看了都要心酸的，毕竟也只是一个孩子啊!
后来大卫为了找到传说中的蓝仙女让自己变成真人，冒着生命危险历经重重险阻终于在曼哈顿的海底找到了蓝仙女的雕像。大卫坐在潜艇里对着蓝仙女的雕像一遍遍地恳求着：求求您把我变成真人，这样我就能和妈妈团聚了!然而不管大卫千呼万唤，蓝仙女始终不发一言，面带微笑。它哪里知道，这只是一个传说中的故事罢了!画面在大卫痴痴的期待的眼神中定格，时间切换到了两千年以后!
两千年以后，人类已经消失，取而代之的是一群拥有极高智商的机器人。他们在冰封的海底发现了大卫，将它解救了出来。他们用大卫给的妈妈的头发复制了妈妈，但是告诉大卫梦尼卡只有一天的生命。大卫在这一天里终于和梦尼卡团聚，妈妈给它过了一个愉快的生日，最后安然睡去。愿望满足的大卫握着妈妈的手安静地躺在床上，闭上了眼睛!它的表情是快乐的，因为它又重新回到了妈妈的身边，它不再孤独了!
纵观整部影片，洋溢着浓浓的亲情，感人至深!当机器也有了人的思维能力和感情，我们人类到底应该如何去面对，这是将来的某一天我们可能要真正面对的问题!影片拍摄手法细腻生动，视觉冲击力极强，是一部近年来少见的优秀的科幻大片!