机器人9号（伊利亚•伍德ElijahWood饰）突然苏醒过来，发现周围的世界已经变得一片混乱和毁灭。处处都是破败的景象，宛如末日降临。9号手持一个装有三个奇怪标记的圆形物体的画，匆匆逃到了街上。在那里，他幸运地遇到了创造者机器人2号（马丁•兰道MartinLandau饰），并且2号为他安装了声音。然而，不幸的是，2号被机器怪兽抓走了。9号找到了老兵1号（克里斯托弗•普卢默ChristopherPlummer饰）、机械工5号（约翰•雷利JohnC.Reilly饰）、疯狂的画家6号（克里斯品•格拉夫CrispinGlover饰）和强壮的战士8号（弗雷德•塔塔绍尔FredTatasciore饰）。9号和5号决定擅自行动，去救出2号。然而，在危急时刻，他们被女武士7号（詹妮佛•康纳利JenniferConnelly饰）所救。不过，无意中，9号却让终极机器兽复活了。面对来自终极机器兽的威胁，9号开始思考自己的来历和生存使命。他决定尽一切努力来战胜机器兽，拯救整个世界……