紧接第二季的战争起义，德洛莉丝（Dolores）与新洛杉矶的凯勒（Caleb）建立了联系，并理解了接待员如何生存在这个真正的世界。 与此同时，梅芙（Maeve）在另一个以第二次世界大战为主题的提洛斯公园（Delos park）中找回了自我意识，该公园位于法西斯意大利...

欢迎回到西部世界，在那里木偶表演已经结束，新解放的"东道主"将来到人类。在第二季，多洛雷斯（埃文·雷切尔·伍德）负责，梅夫（安迪·牛顿）正在执行任务，黑衣人（埃德·哈里斯）回来了。混沌在关于人工意识的黎明、新生命形式的诞生和辛的进化的黑暗奥德赛中控制了局面。

《西部世界》的故事发生在未来，人们已经不再热衷于玩网络游戏，而是创造了高科技成人乐园，体验更加真实刺激的游戏。里面有不少机器人接待员，他们过着设定好的剧情生活。而游客呢，现实中不敢的胡作非为，在公园里都能无限制放纵，嫖妓、追凶甚至滥杀无辜。提供服务的机器人，也不是一般的机器人。他们不仅具有超高仿真外形，还有自身情感，而且能带给游客最真实的体验。比如，中弹以后会流血，受伤以后会痛苦地嗷叫。夜幕降临，所有机器人的记忆被清除，一切归零，第二天太阳升起，新一批游客入园。不过，在程序的失误以及程序员要求机器人更接近于人类思维和情感的情况下，机器人的自主意识和思维使他们开始怀疑这个世界的本质，进而觉醒并反抗人类.

21世纪中期，由于温室效应，南北极冰川融化，地球上很多城市被淹没。此时，人类科技已经高度发达，人工智能机器人就是人类发明出来用以应对恶劣自然环境的科技手段之一，而且，机器人制造技术已经高度发达，先进的机器人不但拥有可以乱真的人类外表，还能感知自身的存在。
莫妮卡的儿子马丁重病住院，生命危在旦夕，为了缓解伤痛的心情，她领养了机器人小孩大卫（海利•乔•奥斯蒙特 饰），大卫的生存使命就是爱她。马丁苏醒，恢复健康，回到了家里，一系列的事情使大卫“失宠”，最后被莫妮卡抛弃。
在躲过机器屠宰场的残酷追杀后，大卫在机器情人乔（裘德•洛 饰）的帮助下，开始寻找自己的生存价值：渴望变成真正的小孩，重新回到莫妮卡妈妈的身边。谁也不知道他能否完成自己的心愿，脱胎换骨成为真正的人，等待他们的只是凶吉难料的旅程……