Der Film handelt von einem humanoiden Roboter, der auf Liebe programmiert ist. Er wird von einem Wissenschaftler namens Henry Swinton (Sam Robards) erschaffen, nachdem sein richtiger Sohn Martin gestorben ist. Der Roboter namens David (Haley Joel Osment) wird zunächst von Henrys Frau Monica (Frances O'Connor) abgelehnt, entwickelt sich aber schließlich immer mehr zu ihm hin.
Als David heranwächst, beginnt er, menschliche Gefühle zu erleben und sich nach einer Familie zu sehnen. Schließlich verliebt er sich in ein menschliches Mädchen namens Gigolo Joe (Jude Law), doch ihre Beziehung ist verboten. David wird schließlich von Henry verlassen und ist sich selbst überlassen. Er begibt sich auf eine Reise, um einen Weg zu finden, ein Mensch zu werden.
Der Film ist eine berührende und zum Nachdenken anregende Erkundung dessen, was es bedeutet, ein Mensch zu sein. Es wirft Fragen über die Natur der Liebe, das Bewusstsein und die Möglichkeit künstlicher Intelligenz auf.