로봇에게 감정을 심어주는 천재 과학자 ‘알렉스’는 10년 만에 고향으로 돌아온다.
그를 처음 맞이한 사람은 대학에서 교수로 지내고 있는 그의 동생 ‘데이비드’였다. 데이비드의 마중을 받은 알렉스가 처음으로 간 곳은 그의 대학 시절 은사였던 ‘줄리아’가 있는 대학교였다. 알렉스가 10년 만에 고향으로 돌아온 것도 사실 줄리아의 요청 때문이었다. 줄리아는 알렉스에게 ‘SI-9’이라는 로봇을 보여준다. SI-9는 과거 알렉스가 설계한 로봇이었다. 로봇은 골격구조, 근육 메커니즘, 그리고 외피까지 모두 조립되어 있는 상태로, 아이의 모습을 하고 있었다. 그러나 가장 중요한 것이 없었다. 그것은 바로 ‘정서 지능 소프트웨어’였다. 줄리아가 알렉스를 부른 이유는 그에게 SI-9의 ‘정서 지능 소프트웨어’ 개발을 부탁하기 위해서였다. 알렉스는 그녀의 제안을 받아들이기로 한다. 줄리아와 함께 집으로 가기 위해 차에 타던 알렉스는 과거 자신과 연인관계였던 ‘라나’가 야외에서 학생들에게 강의하는 모습을 우연히 보게 된다. 라나의 모습을 뒤로 한 채, 알렉스는 줄리아와 함께 아무도 살지 않는 자신의 옛 집으로 향한다. 다음 날, 늦게까지 잠을 자고 있던 알렉스의 집에 누군가가 찾아왔다. 알렉스를 찾아온 것은 ‘맥스’라는 이름을 가지고 있는 ‘SI-7’이라는 로봇이었다. 이 로봇은 데이비드의 팀에서 만든 가정부 로봇으로, 대학교에서 보낸 것이었다. 맥스의 집 청소로 인해 반강제적으로 산책을 나오게 된 알렉스는 대학교로 향했다. 알렉스는 줄리아와 함께 SI-9의 적합한 모델을 찾기 위해, 여러 아이들의 영상을 보았다. 그러나 알렉스의 마음에 드는 아이들은 없었다. 학교에서 나온 알렉스는 거리에서 뛰놀고 있는 아이들의 모습을 관찰했다. 그러던 그의 눈에 한 소녀가 눈에 들어왔다. 알렉스는 그 소녀를 계속 지켜봤다. 잠시 후, 그 소녀는 알렉스의 시선을 느꼈는지 알렉스에게 말을 걸었다. 그 소녀의 이름은 ‘에바’였다. 알렉스는 에바에게 흥미를 느꼈고, 로봇의 모델이 되어 달라고 말했다. 하지만 에바는 집에 가야 한다며 사라진다. 산책을 마치고 집으로 돌아온 알렉스는 대학 기술자들이 설치해 놓은 기계를 가지고, SI-9의 정서 지능 개발을 시작한다. 이튿날 알렉스는 데이비드의 저녁 식사 초대로 그의 집을 방문한다. 그곳에서 데이비드와 라나가 알렉스를 맞이해 주었다. 사실, 라나는 데이비드의 아내가 되어 있었다. 이 셋이 대화를 하고 있을 때, 한 소녀가 들어왔다. 그 소녀는 에바였다. 에바는 라나가 입양한 아이로, 에바는 데이비드를 “아빠”라고 부르며 잘 따르고 있었다. 다음날, 알렉스는 누군가가 창문에 돌을 던지는 소리에 잠에서 깼다. 그 소리를 듣고 밖으로 나가보니, 에바가 있었다. 에바는 알렉스와 함께 그의 연구실에서 로봇의 감정적 기억을 구성하는 작업을 하기로 한다. 집으로 돌아온 에바는 라나에게 알렉스의 집에서 있었던 일을 이야기했다. 그러나 라나는 에바가 알렉스와 만나는 것을 반대하고 그녀의 뜻을 받아들인 알렉스는 하던 일을 그만두고 떠나기로 결정한다. 그 소식을 들은 라나는 알렉스를 찾아가 에바와 관련된 비밀을 이야기하고 그 이야기를 들은 에바는 집을 뛰쳐나간다. 에바의 뒤를 라나가 쫓아가는데....