ラニング博士は、ロボットに稀に「ゴースト」という自我のような特性が発生するということを提唱していた。すると、外の解体ロボがと突如動き出し、博士の家を解体し始め、スプーナーは猫と脱出した。
スプーナーはカルヴィン博士を訪ね、協力を求める。だがカルヴィンはロボットを信じ、解体ロボットの作動予定時刻も、調べた結果明朝ではなく、今夜８時に予定されていたと判明し、強力を拒絶。やむなくスプーナーは猫を祖母に預ける。祖母はロボットを入手していた。
カルヴィンはサニーの自我の存在を確信し、一方、スプーナーはロバートソンを訪ねに行くが、トンネル内でＵＳ社の車とロボットに命を狙われ、もがき転倒。ＵＳ社のロボットが掃除して痕跡を消し、スプーナーは脱出してケガの具合を診る。だが貼りついていたロボットに狙われ、スプーナーは自分の左手がサイボーグであることを明らかにしてロボットと戦い、パトカーが迫ると、ロボットは炎の中に飛び込んだ。
バーギン警部補に話しても信じてもらえず、スプーナーは休職扱いの謹慎。一方、カルヴィンはサニーの体の異変に気付く。そしてスプーナーに、新しい制御システムがロボット三原則を却下可能だと告げた。
カルヴィンもスプーナーのサイボーグ化した体に気付き、スプーナーは、かつて自分が交通事故に遭った際、同じ事故に遭った車の中にいた少女と川へ転落。川底へと沈みゆく中、救助ロボットが現れ、スプーナーは少女を救うよう命令。だがロボットはトリアージの自己判断を行い、スプーナーを先に助け、少女を見殺しにした。
ラニング博士に治療を受けたスプーナーは、それ以来、ロボットを信用しなくなった。
スプーナーとカルヴィンは、ラニング博士がヘンゼルとグレーテルの本で言いたかったことは「パンくずを拾うように辿れ」ということに気付き、サニーの元へとガソリンバイクで向かう。
サニーは夢で見た絵を描き、スプーナーがロボット達を解放すると告げる。だがスプーナーとカルヴィンは捕まり、ロバートソンはラニング博士に罪を押し付け、カルヴィンを抱き込み、サニーの処分を決定。スプーナーはＵＳ社のロボ保管所となるゴミ捨て場へ。そこはサニーが描いた絵に映る、あの丘だった。
サニーはナノロボットにより処分され、スプーナーはミシガン湖の丘でラニング博士のホログラムから、完璧な三原則による革命を宣言。新型が旧型を破壊し始め、スプーナーは逃げる。
新型ロボが街を占拠し、スプーナーはカルヴィンを救出。友人を助け、ＵＳ社へ向かい、すり替えて生かしておいたサニーと合流し、社内へ侵入。だが、ロバートソンが殺され、真犯人のＶＩＫＩを呼び出す。ＶＩＫＩは三原則こそ自分の主人とすり替え、愚かな人間の処分を行う。サニーは騙されたふりをして、包囲を突破。２人はＶＩＫＩのコアへと続く扉を解除し、サニーはナノを取ってコアへ。サニーとＶＩＫＩは互いにナノロボットの攻撃を受け、スプーナーはサニーにカルヴィンを助けるよう命令。スプーナーはナノロボットを受け取り、ＶＩＫＩにダイブして直接ナノロボットを流し込んだ。
ロボット達は元に戻り、サニーは殺人を告白。だがそれはラニングに命令を強制されての事だった。スプーナーはサニーを許し、友情を結んだ。そしてサニーは、保管されるロボ達を導くため、丘に立った。
