《机器人9号》讲述了机器人9号（伊利亚•伍德 Elijah Wood 饰）突然醒来，发现周围的世界充满危机，四处残败，宛如末日般景象。他携带着一个画有三个奇怪符号的圆形物体逃到街上，幸运地遇到了发明家机器人2号（马丁•兰道 Martin Landau 饰），后者给他安装了声音，但却不幸被机器怪兽抓走。
在绝望中，9号寻找到了老兵1号（克里斯托弗•普卢默 Christopher Plummer 饰）、机械工5号（约翰•雷利 John C. Reilly 饰）、疯狂的画家6号（克里斯品•格拉夫 Crispin Glover 饰）和大力士8号（弗雷德•塔塔绍尔 Fred Tatasciore 饰）。9号与5号擅自出行，试图解救2号，危急时被女武士7号（詹妮佛•康纳利 Jennifer Connelly 饰）所救，但却无意中让终极机器兽复活。
面对自己来自何处以及生存使命的问题，9号决心不惜一切制服机器兽，拯救整个世界。他将面临艰难的选择和挑战，同时也将展示出机器人的勇气和智慧，为拯救人类社会而奋勇前行。
