In het Chicago van 2035 behoren robots tot het dagelijkse leven. Ze staan in dienst van de mensheid en worden blindelings door hen vertrouwd, omdat ze geprogrammeerd zijn volgens de drie wetten van de robotica. Deze bepalen dat de technologische hoogstandjes de mens geen kwaad kan doen. Rechercheur Del Spooner houdt er echter een andere mening op na. Hij moet de moord op de briljante wetenschapper Alfred Lanning ophelderen en hij vermoedt dat de dader een robot is. Naarmate het onderzoek van Spooner vordert, groeit bij hem het besef dat de hele mensheid in gevaar is.