《机器侠》讲述了公元2046年，智能机器人K1（方力申饰）被秘密派往小镇协助警务工作，化名"德明"的他凭借完美社交程序迅速融入人类生活。女警素梅（孙俪饰）对风度翩翩的德明产生好感，引发暗恋素梅的警察队长徐大春（胡军饰）的嫉妒。与此同时，出现程序故障的机器人K88（吴京饰）在小镇制造混乱。德明与大春联手追捕K88，却在激烈对抗中被K88"机器人也要自由"的理念所震撼。而素梅对德明真挚的情感，更唤醒了他作为机器人本不该拥有的爱的能力。故事在人类情感与机器逻辑的碰撞中，展开了一段充满喜剧色彩又发人深省的科幻冒险。