У 2055 році штучний інтелект, створений урядом США, підриває ядерну боєголовку над Лос-Анджелесом, Каліфорнія. У відповідь США та їхні західні союзники зобов'язуються знищити всі носії штучного інтелекту на Землі. Їхнім зусиллям чинить опір Нова Азія, країна в Азії, люди якої продовжують приймати роботів із ШІ, попри обурення Заходу. Збройні сили США в 2065 році розпочинають широку військову кампанію проти штучного інтелекту, прагнучи вбити «Нірмату», таємничого архітектора, який стоїть за досягненнями штучного інтелекту в Новій Азії. Для цього діє космічна станція NOMAD (Північноамериканська орбітальна мобільна аерокосмічна оборона), здатна здійснювати атаки з орбіти.
Сержанта Джошуа Тейлора відправляють як агента під прикриттям у Нову Азію. Там він одружується з Маєю, яку армія США вважає донькою Нірмати. Коли війська США вриваються в дім Тейлора, розкриваючи його прикриття, вагітна Мая гине під час удару з NOMAD.
Через п'ять років Тейлор працює в команді ліквідаторів вибуху в Лос-Анджелесі. До нього звертаються генерал Ендрюс і полковник Хавелл з армії США, які кажуть йому, що Мая жива, і залучають його для розвідувальної місії, щоб знищити нову зброю, розроблену Нірматою. У Новій Азії під час рейду до лабораторії Нірмати Тейлор виявляє, що зброєю є дівчинка-робот «Альфа-О», здатна дистанційно керувати технологіями. NOMAD запускає ракету по лабораторії, внаслідок вибуху Тейлор і його товариш Шиплі опиняються на ворожій території разом з «Альфою-О». Їм вдається зв'язатися з Хавелл, яка наказує вбити дівчинку-робота. Проте Тейлор не наважується це зробити, побачивши малюнок «Альфи-О», що нагадує йому про Маю. Сподіваючись врятувати пораненого Шиплі, Тейлор і Альфа-О приїжджають у місто в пошуках Дрю, друга і колишнього товариша Тейлора. Але дорогою Шиплі помирає, а Хавелл зчитує його останні спогади.
Вивчаючи код ШІ Альфи-О, названої «Альфі» Дрю каже Тейлору, що вона здатна стати найпотужнішою зброєю на планеті, оскільки її здібності зростають експоненційно. Азійська поліція атакує квартиру Дрю, вбиваючи його подругу-робота Камі, коли наближаються Хавелл і член загону Макбрайд. Тейлор знаходить маяк Маї, але не виявляє її саму, і група знову зазнає атаки. Перед загибеллю Дрю каже Тейлору, що Мая — це і є «Нірмата». Тейлора та Альфі захоплюють сили Нової Азії на чолі з Гаруном, роботом-солдатом і колишнім союзником Тейлора під час його таємної операції. Їх доставляють до села, населеного роботами.
Харун стверджує, що трагедія в Лос-Анджелесі була спричинена помилкою в програмі, і що уряд США несправедливо поклав провину на штучний інтелект, який хоче мирно співіснувати з людством. Як він пояснює, Мая стала наступницею Нірмати після смерті батька. Тейлор і Альфі планують втекти з села, коли нападає Хавелл і армія США. Альфі користується своїми здібностями, але її пошкоджує Макбрайд. Дівчинку відправляють до Маї, яка досі перебуває в комі. Тоді виявляється, що Альфі створено за зразком ненародженій дитині Маї. Тейлор відключає Майю від апарату життєзабезпечення, коли Хавелл та її війська наздоганяють його. Гарун дає відсіч нападникам, і каже Тейлору, що NOMAD треба знищити, щоб покласти край конфлікту між людьми та ШІ.
Тейлора та Альфі захоплюють війська США і доставляють до Лос-Анджелеса, де Тейлора змушують убити Альфі за допомогою електрошокера. Однак пізніше Ендрюс виявляє, що це обман і Тейлор з Альфі тікають на космічному човнику. Альфі змушує човник стикуватися зі станцією NOMAD. Коли Ендрюс наказує NOMAD розпочати широкомасштабний штурм решти баз ШІ по всьому світу, Тейлор закладає на станції вибухівку. Перш ніж він з Альфі змогли б утекти, Ендрюс активує робота зі щупальцями, який перешкоджає потрапити в рятувальну капсулу. Альфі використовує чип з пам'яттю Маї, щоб ненадовго оживити її в тілі робота, а Тейлор катапультує дівчинку на Землю. Пара востаннє обіймається та цілується, після чого станція вибухає. Альфі благополучно приземляється та приєднується до інших роботів.
1