Na metade do século XXI, o efeito estufa derreteu uma grande parte das colatas polares da Terra, fazendo com que boa parte das cidades litorâneas do planeta fiquem parcialmente submersas. Para controlar este desastre ambiental a humanidade conta com o auxílio de uma nova forma de computador independente, com inteligência artificial, conhecido como A.I., neste contexto que vive o garoto David Swinton (Haley Joel Osment), que irá passar por uma jornada emocional inesquecível. Sua jornada diz respeito ao amor, pois David, um garoto-robô programado para amar incondicionalmente sua proprietária: uma mulher angustiada cujo filho permanecerá ‘congelado’ até que a medicina encontre uma cura para sua doença. Quando isso acontece e o menino volta para casa, um conflito se estabelece entre as duas crianças e, obrigada por seu marido, a mulher finalmente decide expulsar David de seu lar. Convencido de que será aceito de volta caso se transforme em um ‘menino de verdade’, o pequeno robô inicia uma longa jornada em busca da mesma Fada Azul que transformou Pinóquio em gente. No caminho, ele enfrenta a intolerância dos humanos ‘orgânicos’, descobre a verdade sobre seu criador e se envolve com vários andróides abandonados.
No fim, ele fica congelado durante dois mil anos e os únicos habitantes da terra (androides) o retiram do gelo e fazem a vontade do menino, que é viver mais um dia com sua mãe.
