为了解开神秘的石柱突然屹立于地面并攻击人的秘密，原子动力太空般帝斯卡巴里号出发飞往距离八亿公里远的木星。此宇宙飞船的成员包括波曼船长、布鲁飞行员及三个在圆筒内冬眠的队员等五人。途中电脑HAL发生错乱，破坏了冬眠装置，布鲁被诱出船外，于黑暗的太空中被杀，波曼船长则被困在母船中，与之展开生死格斗，结果人类终于获胜。不久宇宙飞船在进入木星的轨道后，因船长发现某地有与月球上的石柱一模一样的东西，就驶向它，却发生意外。当他醒来时，看见自已正和宇宙飞船在路易十六的寝室中。超越时间与空间，所有的一切东西都消失于白光之中后，飘浮在太空上的绿色地球，由一胎儿看守着，此胎儿正是波曼转世而成的，正继续等待着自己出生的日子。这部内容以不远的未来为背景，在广阔的宇宙空间中，人类将面对不可思议之事。

越战期间，美军大量征兵。大批年轻人应征入伍，在新兵营接受“残忍”的训练。“傻瓜”比尔运动神经不发达，常常犯错而连累所有人一起受罚。“小丑”（马修•莫迪恩 Matthew Modine 饰）奉命帮助比尔，但比尔还是老犯错误，连累其他人。大家忍无可忍下打了他一顿，比尔从此变得精神恍惚，在新兵营毕业前夕枪杀教官后吞枪自杀。
“小丑”随后分到了军队新闻组。他在采访中看到了当时的同伴们都已经变得麻木、残忍。一次，“小丑”随“牛仔”执行任务时，遭到越共狙击手伏击，“牛仔”亦不幸中弹身亡。众人经过一番搜索，击伤了狙击手。“小丑”发现狙击手竟是一个年轻少女。有人提议留下她挣扎而死，“小丑”在少女“杀了我”的哀求声中，扣下了扳机。

阿利斯（马尔科姆•麦克道尔）是一位无恶不作的少年，他的特殊喜好是边听贝多芬的交响曲边奸淫女性，某次他进入一所别墅抢劫一番后，打残了该别墅的主人——一名小说家，并用特殊喜好蹂躏了其妻子。后来因为杀了一名单身女子，阿利斯入狱并接受了特殊的人格治疗，出狱后，他对淫乐之事产生彻底的厌倦。
但当阿利斯回到家时，周围人群没改变对他的旧看法，在种种歧视的重压下，他跑到郊外一所别墅想喘口气，不想这所别墅正是他以前抢劫过的小说家的那所。而作为反政府组织首领的该小说家为了达到某种目的，软禁了阿利斯。当这件事暴露小说家被捕时，其手下为了对抗政府，扬言要把阿利斯恢复原来的性情，完全不理一旁的阿利斯大叫“我完全好了”。

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……