Chicago, 2035: Fast jeder Haushalt verfügt über einen Roboter. Die hoch entwickelten Maschinenwesen verrichten für ihre Besitzer alltägliche Arbeiten wie Einkäufe erledigen oder den Hund ausführen. Spezielle Sicherheitsvorkehrungen in der Programmierung sorgen für ein ungefährliches Zusammenleben mit den Menschen. Nur der leicht paranoide Detective Del Spooner traut ihnen nicht. Als er in einem Mordfall ermittelt, in dem der Roboter Sonny der Hauptverdächtige ist, sieht er sich in seinem Misstrauen bestätigt. Mit Hilfe der Roboterpsychologin Dr. Susan Calvin versucht Del Spooner den mysteriösen Fall zu lösen und macht dabei eine schreckliche Entdeckung.

Die Vergangenheit droht Agent K einzuholen. Denn vor mittlerweile 40 Jahren hat er den gefährlichen Alien-Verbrecher Boris verhaftet, wobei dieser seinen Arm verlor. Seitdem sitzt Boris in einem geheimen Gefängnis am Mond und sinnt auf Rache. Doch mit Hilfe der hübschen Lilly gelingt Boris die Flucht und er macht sich rasch auf die Jagd nach K. Doch er will ihn nicht etwa einfach töten, sondern in die Vergangenheit reisen, K umbringen und gleichzeitig seinen Arm retten. Da K plötzlich wie vom Erdboden verschwunden ist und sich nur sein Partner Agent J an ihn erinnern kann scheint das unterfangen auch gelungen zu sein - doch J lässt das natürlich nicht auf sich sitzen, reist ebenfalls in die Vergangenheit und arbeitet mit dem jungen K zusammen um Boris aufzuhalten...