最近出现了一起凶徒连环杀人案，最令人恶心的是，凶徒每次作案后都将被害者的喉咙割走。FBI探员威尔（爱德华·诺顿 饰）负责此案的侦察，经过详细调查，威尔分析此人每次都是将被害者的喉咙割走吃掉，然而却没有找到任何凶徒的蛛丝马迹。威尔向患有精神病的犯罪心理学家汉尼拔（安东尼·霍普金斯 饰）求助，希望汉尼拔能刻画出凶徒的犯罪心理以助破案。不料汉尼拔精神病发，意图伤害威尔，最后被关进了精神病监狱，此案也就不了了之。多年后，威尔又遇到了一起相同的谋杀案。虽确定了犯罪嫌疑人，但若想清楚推敲出此人的犯罪心理，以将其绳之以法，威尔只好再次找到了汉尼拔。

21世纪中期，由于温室效应，南北极冰川融化，地球上很多城市被淹没。此时，人类科技已经高度发达，人工智能机器人就是人类发明出来用以应对恶劣自然环境的科技手段之一，而且，机器人制造技术已经高度发达，先进的机器人不但拥有可以乱真的人类外表，还能感知自身的存在。莫妮卡（弗兰西丝·奥康纳 饰）的儿子马丁（杰克·托马斯 饰）重病住院，生命危在旦夕，为了缓解伤痛的心情，她领养了机器人小孩大卫（海利·乔·奥斯蒙 饰），大卫的生存使命就是爱她。马丁苏醒，恢复健康，回到了家里，一系列的事情使大卫“失宠”，最后被莫妮卡抛弃。在躲过机器屠宰场的残酷追杀后，大卫在机器人乔（裘德·洛 饰）的帮助下，开始寻找自己的生存价值：渴望变成真正的小孩，重新回到莫妮卡妈妈的身边。谁也不知道他能否完成自己的心愿，脱胎换骨成为真正的人，等待他们的只是凶吉难料的旅程……

在发现妈妈与新男友去哥伦比亚度假后音讯全无，琼试图向政府单位求救却处处受阻。远在几千公里外的洛杉矶，独自一人在家的琼，决定运用最新的网路科技来搜寻她妈妈的下落。只不过当她拼凑众多线索后，却发现衍生的疑问越来越多，妈妈的秘密也渐渐浮上台面……