2048年，人类社会已经进化到一个新的高度。

一起有史以来最恐怖的针对警察部门的袭击事件中的幸存者约翰·肯尼士（卡尔·厄本饰），在昏迷了17个月之后，他终于醒来，但对当时发生的事情却记忆模糊。他的搭档在那次事件中不幸丧生，他的女友Anna Moore（Mekia Cox饰）已经离他而去。他失去了一条腿，医生给他安上一条高度精巧的人造仿生腿。

约翰情绪低落，精神萎靡，严重的创伤后强迫综合症和应激障碍症不停折磨着他，而且他对自己身上的「仿生部件」充满排斥感。尽管如此，他还是在警队队长Sandra Malconado（Lili Taylor饰）的请求下返回了工作岗位。Sandra是他相识最久也最忠诚的一个朋友，他知道她绝不会害他。

根据上级的命令，每一个警察都必须与一名机器人组成搭档。尽管约翰对机器人强烈厌恶，但还是被安排了一名机器搭档——刚刚下线准备投入战斗的MX-43型机器战警。当这位机器同事发现约翰隐藏着某种犯罪证据后，约翰毫不留情地「终结」了他（相关情节参考预告片）。于是实验室技术员Rudy Lom（Mackenzie Crook饰）给他介绍了一位新的机器同伴：Dorian（Michael Ealy饰）。因为Dorian产生了出人意料的「情感反应」，警队停止了他执行任务的资格，将他召回实验室进行仔细检查。尽管这些「情感反应」看起来只不过是Dorian中枢系统出了错误，但正是这些「错误」让约翰对Dorian产生了共鸣。毕竟，约翰是「部分机器人」，而Dorian是「部分人类」。约翰和Dorian的相互理解不仅让他们在工作中形成互补，而且在某种程度上将他们「联系」在一起。

在适应新搭档的同时，约翰还必须学会与新同事相处——其中包括急于成名的Valerie Stahl侦探（Minka Kelly饰）和总是疑神疑鬼的Richard Paul侦探（Michael Irby饰）。Richard坚称约翰该为当年那次导致多名警官殉职的灾难性任务负责，他当然不欢迎约翰重新加入警队。