一个臭名昭著的罪犯被诊断出患有致命的脑肿瘤,他雇佣了一位不受约束的科学家,将自己的意识转移到一个街头聪明的叛逆者体内,这个叛逆者的大脑中有一个独特的记忆传输接口。。中国香港和美国洛杉矶同时发生了导致严重后果的黑客入侵事件,中国政府和美国联邦调查局决定联手,找到事件的真相。经过调查,黑客在犯罪过程中使用了远程访问工具,而程序的编写者是一位名为尼古拉斯(克里斯·海姆斯沃斯 Chris Hemsworth 饰)的神秘男子,身为网络高手的他此时正身陷囹圄。
陈大伟(王力宏 饰)是负责此案的军官,他和妹妹(汤唯 饰)远赴洛杉矶,在特工卡罗尔(维奥拉·戴维斯 Viola Davis 饰)的帮助下寻得了尼古拉斯的踪迹。两人和尼古拉斯之间达成了一个交易,如果尼古拉斯能够帮助他们找到黑客事件的幕后真凶,那么尼古拉斯就将重新获得自由。。2028年,专事军火开发的机器人公司Omni Corp生产了大量装备精良的机械战警,他们被投入到维和和惩治犯罪等行动中,取得显著的效果。罪犯横行的底特律市,嫉恶如仇、正义感十足的警察亚历克斯·墨菲遭到仇家暗算,身体受到毁灭性破坏。借助于Omni公司天才博士丹尼特·诺顿最前沿的技术,墨菲以机械战警的形态复活。数轮严格的测试表明,墨菲足以承担起维护社会治安的重任,他的口碑在民众中直线飙升,而墨菲的妻子克拉拉和儿子大卫却再难从他身上感觉到亲人的温暖。
感知到妻儿的痛苦,墨菲决心向策划杀害自己的犯罪头子展开反击……。