Het is het jaar 2049. Een team van wetenschappers moet ervoor zorgen dat de mensheid kan overleven op een steeds vijandiger wordende aarde. Hun laatste redmiddel is het plan om embryo's door grote robots te laten uitbroeden. De kinderen zullen door de machines worden opgevoed. Zes jaar later wordt Kai geboren in een woestijnlandschap. Hij heeft alleen gezelschap van zijn robotmoeder die alle kennis en het instinct van een menselijke moeder heeft, verpakt in stevige hardware. Zij voedt Kai op, beschermt hem en leert hem te overleven. In een poging te begrijpen hoe de wereld er vroeger uitzag, besluiten ze op een dag op zoek te gaan naar andere kinderen.Dan ontmoet Kai een aantal wetenschappers die de tijd heeft overleefd. Zij ontdekken dat in de tijd waarin de kinderen volwassen werden, ook de robotmoeders een verandering hebben doorgemaakt. Het team dat Kai en zijn moeder maakte, is ervan overtuigd dat ze hem maar op één manier kunnen redden: door zijn moeder te vernietigen.