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……

未来的世界，科技的力量胜过一切，基因决定命运，几乎成为金科玉律。不幸文森特（伊桑•霍克 Ethan Hawke 饰）是一个基因不良的人，出生以来就决定了他近视和心脏病的缺陷，他只能活到30岁。于是父母为文森特增添了一个有着优良基因的弟弟。
文森特的梦想是漫游太空，然而恶劣的基因令他无法圆梦，直到他遇到了太空中心的杰罗姆（裘德•洛 Jude Law 饰）。杰罗姆有优秀的基因，却在一次意外中半身瘫痪。二人决定调换身份，文森特千方百计隐藏自己的基因信息，每天都认真清洗掉自己的皮屑毛发，不暴露任何蛛丝马迹。另一方面，杰罗姆帮他筹备进入太空前需要检查的基因物品。事情进展得非常顺利，然而一桩谋杀案和一根睫毛，让事情节外生枝。

故事要从一位无名作家（裘德·洛 Jude Law 饰）说起，为了专心创作，他来到了名为“布达佩斯”的饭店，在这里，作家遇见了饭店的主人穆斯塔法（F·莫里·亚伯拉罕 F. Murray Abraham 饰），穆斯塔法邀请作家共进晚餐，席间，他向作家讲述了这座饱经风雨的大饭店的前世今生。
饭店曾经的主人名叫古斯塔沃（拉尔夫·费因斯 Ralph Fiennes 饰），而年轻的穆斯塔法（托尼·雷沃罗利 Tony Revolori 饰）在当时不过是追随着他的一介小小门童。古斯塔沃为人正直，精明能干，在他的经营和组织之下，布达佩斯大饭店成为了当时首屈一指的度假胜地。古斯塔沃和年迈的D夫人（蒂尔达·斯文顿 Tilda Swinton 饰）情投意合，D夫人去世后，在遗嘱中将一副价值连城的名画留给了古斯塔沃，这一举动惹恼了她的儿子迪米特里（阿德里安·布洛迪 Adrien Brody 饰），布达佩斯大饭店和古斯塔沃的厄运就此拉开了帷幕。

虽然纽特（埃迪·雷德梅恩 Eddie Redmayne 饰）协助美国魔法部将邪恶的黑巫师格林德沃（约翰尼·德普 Johnny Depp 饰）捉拿归案，但最终格林德沃还是逃脱了禁锢，他来到了法国巴黎，一是为了集结信徒掀起革命，二是为了寻找同样藏匿在这里的克雷登斯（埃兹拉·米勒 Ezra Miller 饰），寄生在克雷登斯身上的默默然是帮助格林德沃实现野心的不可或缺的道具。
格林德沃的潜逃在整个魔法世界里都掀起了轩然大波，一时间草木皆兵。邓布利多（裘德·洛 Jude Law 饰）秘密的找到了纽特，希望他能够前往巴黎，先格林德沃一步找到克雷登斯。和纽特一起踏上巴黎之旅的，是麻鸡雅各布（丹·福格勒 Dan Fogler 饰），他此行的目的，是要找回先前因为吵架而来到巴黎投奔姐姐蒂娜（凯瑟琳·沃特森 Katherine Waterston 饰）的恋人奎妮（艾莉森·苏朵儿 Alison Sudol 饰）。

故事发生在遥远的1500年前，沃提根（裘德·洛 Jude Law 饰）背叛了自己的哥哥尤瑟王（艾瑞克·巴纳 Eric Bana 饰），导致了人类和巫师之间维系了百年的平衡被打破。幸运的是，尤瑟王唯一的后裔逃过了一劫，这令他的血脉并不至于就此断绝。
一晃眼15年过去，小小的婴儿被取名为亚瑟（查理·汉纳姆 Charlie Hunnam 饰），成长在社会的最底层，并且对自己的身世一无所知。沃提根杀死了哥哥之后独揽大权，施展自己的铁腕统治手段，一时间民不聊生。一次偶然中，亚瑟拔出了一把深深插进了巨石中的宝剑，在传说中，这把剑只有拥有王室血统的人才能够举起。这一消息很快就传到了沃提根的耳中，亚瑟遭到了逮捕。

大侦探福尔摩斯（小罗伯特·唐尼 Robert Downer Jr. 饰）即使在置人于死地之时也异常的逻辑清晰，然而办案时有条不紊的他在私底下的生活中简直就是个“怪胎”，至少在他的助手华生医生（裘德·洛 Jude Law饰）眼中他是这样一个人。他们亲手绳之以法的“黑暗巫师”布莱克大人（马克·斯特朗 Mark Strong 饰）在临死前说死亡即是开始，随后艾琳·艾德勒（瑞秋·麦克亚当斯 Rachel McAdams 饰）出现在他的身边要他帮忙找个失踪的人，而她身边有个影子般可怕人物。坊间传说黑暗巫师已经复活，他的墓地遭到破坏，而躺在棺材里的人另有其人。又到了大侦探福尔摩斯出马的时候了，然而调查过程从一开始就险象环生，助手华生医生在调查中更是险些丧命，福尔摩斯也陷入连串的迷团之中。
本片根据著名同名漫画改编，作者莱昂纳尔·威格拉姆（Lionel Wigram）。2010年第82届奥斯卡最佳艺术指导、最佳配乐2项提名、第67届金球奖音乐/喜剧类最佳男主角Robert Downey Jr.