在未来世界,由于痛失爱子,天才科学家天马博士(尼古拉斯·凯奇 Nicolas Cage 配音)创造出了机械人阿童木(弗莱迪·海默 Freddie Highmore 配音),想以此来作为儿子的替身,寻找安慰。虽然,阿童木拥有博士儿子的情感和记忆,而且先进的程序还在不断完善其情绪,并让他富有同情心。可是,博士始终无法接受失子之痛,对阿童木也不能正确对待,并认为他不是人类而将其抛弃。阿童木沦落为无家可归的流浪儿,而且还备受军方的四处通缉,并最终被抓住。军方要求天马博士拿掉阿童木的能源,让它变成军方机器人的能源配备。在最后时刻,天马博士突然醒悟,并协助阿童木逃走。面对军方的围追堵截,阿童木奋起反抗,最终一场惊世大战一触即发。在不断的旅行过程中,阿童木也逐渐成长,他也接受了自己这机械与人类结合的设计,并肩负起全人类生死存亡的重任。。二十多年前,在医院工作的吴丽华发现了被遗弃的男婴,吴丽华和丈夫刘若冰收养了男婴。吴丽华遇到一个来医院抢救的孩子,他的母亲李玉雯正为没有手术费而万分焦急,热心的吴丽华帮忙垫付了手术费。阴差阳错,李玉雯后来到刘若冰家做保姆。李玉雯一直怀有文学梦,热情的刘若冰要帮助李成为作家,引起吴丽华的猜疑。刘若冰的女儿是电视台主持人,在采访中发现李玉雯曾在一个普通工人家照顾患癫痫的孩子坚持做义工四年,刘若冰和吴丽华深为感动,吴丽华也渐渐解除了对李玉雯的猜疑。不久吴丽华因病去世,李玉雯继续照顾刘若冰,刘指导李写作,儿子刘光辉误认为父亲与保姆产生感情,极力反对。后来,刘若冰因为意外成为植物人,李玉雯在照顾康复的植物人的情况下完成了自己的小说。刘光辉也终于发现自己是刘若冰收养的弃婴,他幡然悔悟,开始了人生新的道路。。