No ano de 2035, os seres humanos criaram robôs super-inteligentes que funcionam em toda a sociedade. Eles se tornaram um elemento essencial da economia mundial. Os robôs estão embutidos com as "Três Regras" que os impossibilitam de prejudicar qualquer pessoa. Entretanto, quando um cientista robótico acaba morto, um robô resistente que odeia um policial de Chicago, Del Spooner, suspeita que um robô chamado Sonny é o assassino. Spooner investiga o caso e descobre uma conspiração muito mais ampla e sombria que envolve pessoas poderosas dentro da empresa de robótica em expansão nos Estados Unidos. A relação da humanidade com os robôs está prestes a ser abalada até o âmago.