Elokuva kertoo humanoidirobotista, joka on ohjelmoitu rakastamaan. Henry Swinton (Sam Robards) loi hänet hänen todellisen poikansa Martinin kuoleman jälkeen. Henryn vaimo Monica (Frances O'Connor) hylkää robotin, jonka nimi on David (Haley Joel Osment), mutta lopulta hän rakastaa häntä.
Davidin kasvaessa hän alkaa kokea inhimillisiä tunteita ja kaipaa perhettä. Lopulta hän rakastuu ihmistyttöyn nimeltä Gigolo Joe (Jude Law), mutta heidän suhteensa on kielletty. Lopulta Henry hylkää Davidin ja jättää itsensä selviytymään. Hän lähtee matkalle löytääkseen tavan tulla ihmiseksi.
Elokuva on koskettava ja ajatuksia herättävä tutkimus siitä, mitä tarkoittaa olla ihminen. Se herättää kysymyksiä rakkauden luonteesta, tietoisuudesta ja tekoälyn mahdollisuudesta.