《机器之心》故事设定在 2048 年的洛杉矶，那时人类与高科技机器人和谐共存。警探约翰·肯尼威克在一次行动中受重伤，搭档牺牲。康复后他被分配了一个特殊搭档——机器人“德罗”。德罗拥有先进的情感模拟程序和强大的分析能力，但约翰一开始对这个机器人搭档充满抵触。在后续的案件侦破中，他们遇到了各种棘手的案子，比如涉及机器人犯罪、人类利用机器人犯罪等。随着合作深入，约翰逐渐发现德罗的优点，两人建立起特殊的情谊。同时，他们也在调查一系列与机器人有关的神秘事件，背后似乎隐藏着巨大阴谋，而这阴谋可能会改变人类与机器人的未来关系。