在一個科學技術飛速發展的時代，機器人越來越普遍，機器人可以代替人類做很多事，不過，為機器人賦予愛的情感程序在道德上極具爭議。
莫妮卡的兒子馬丁重病住院，生命危在旦夕，為了緩解傷痛的心情，她領養了一個被賦予愛的機器人小孩——大衛，大衛的生存使命就是愛她。
天真又溫暖的笑容
莫妮卡艱難的嘗試著把大衛當人類小孩去關愛，懵懂的大衛也逐漸融入這個家庭。
然而一系列的情況使得大衛發現人類最終都無法接受他，大衛只有唯一的一個夥伴機器泰迪熊。
不久後莫妮卡的兒子馬丁甦醒了，恢復健康，回到了家裡，大衛發現媽媽莫妮卡喜歡的是真人小孩，接著大衛遭到馬丁的排擠及陷害，慢慢“失寵”，最後被他們一家拋棄。被拋棄掉的機器人會被回收銷燬掉，媽媽莫妮卡於心不忍，只好把他遺棄在荒郊野外。
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看著有點心疼
不管大衛如何苦苦哀求，莫妮卡最後還是狠心離開，之後大衛開始了自己的逃亡之路，陪伴他的只有他的機器泰迪熊。
在逃掉了屠宰場的殘酷追殺後，大衛在機器人喬的幫助下，開始尋找自己的生存價值：渴望變成真正的小孩，重新回到媽媽莫妮卡的身邊。
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誰也不知道他能否完成自己的心願，脫胎換骨成為一個真正的人類小孩，但是大衛堅信，他要找到媽媽給他講的故事裡的藍仙女，故事裡藍仙女把小木偶變成了真人小孩，藍仙女肯定也能把他變成人類小孩，那樣他就可以回到媽媽身邊。
童話裡把小木偶變成真人的藍仙女
他們為了尋找藍仙女，找了一個號稱無所不知的人工智能博士幫忙，博士說，在世界的盡頭雄獅流淚的地方，有辦法把他變成真人。最後他們來到了這個雄獅流淚並被海水淹沒的城市，大衛看到了無數和自己一模一樣的機器人，原來這裡是曾經創作自己的地方，而這裡並不能讓自己變成人類，絕望的大衛縱身跳入了大海。
在海底，大衛看到了一個廢棄的遊樂場，那裡有一個類似藍仙女的雕像，機器人喬把他救上來後，大衛乘坐潛水艇再次來到了藍仙女雕像前，並像童話裡那樣不停的祈禱…
直到幾千年年過去了，地球已經完全被冰雪覆蓋，幾個未來人發現了大衛，他們通過他們的科技知曉了大衛的過去，決定幫助他。
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然而以他們的科技，也不能把大衛變成真人，唯一能做的就是複製一個當年的莫妮卡，讓大衛再感受一天家庭的溫暖。
最後大衛也和媽媽一樣睡去
那個叫做大衛的機器人小孩，看著好心疼，好想變成藍仙女去實現他的願望。
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