NOVA军火公司开发了五台战争用机器人，而其中一台机器人“No.5”有一天突然被雷打中，而之后便产生了自我意识，并且开始自称自己为“霹雳五号”。它逃到了街上，却被人类视为一大威胁，而剩下四台机器人也在追杀它，它必须设法说服发明它的科学家“自己是一种生命，而不是战争用机器人”。在一次短路状况下闯入了热心保护动物的史蒂芬妮家中，并从与人交往的过程中学习到人类的智慧的人性，后来拒绝回到武器公司充当他们的杀人工具。

战斗中负伤而下身瘫痪的前海军战士杰克·萨利（萨姆·沃辛顿 Sam Worthington 饰）决定替死去的同胞哥哥来到潘多拉星操纵格蕾丝博士（西格妮·韦弗 Sigourney Weaver 饰）用人类基因与当地纳美部族基因结合创造出的 “阿凡达” 混血生物。杰克的目的是打入纳美部落，外交说服他们自愿离开世代居住的家园，从而SecFor公司可砍伐殆尽该地区的原始森林，开采地下昂贵的“不可得”矿。在探索潘多拉星的过程中，杰克遇到了纳美部落的公主娜蒂瑞（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰），向她学习了纳美人的生存技能与对待自然的态度。与此同时，SecFor 公司的经理和军方代表上校迈尔斯（史蒂芬·朗 Stephen Lang 饰）逐渐丧失耐心，决定诉诸武力驱赶纳美人……

2012年，人类被不知名病毒感染，纽约成为一座空城。Robert Neville（Will Smith 饰）是为军方服务的科学家，也是对病毒有免疫力的幸存者。白天，他带着狗Sam在街道上寻找食物，用广播寻找幸存者，在实验室里研究治愈病毒的方法；晚上，他只能躲在屋子里，因为那些感染病毒而没有死亡的人们，成为了“夜魔”只能夜晚出来活动，丧失理智，会攻击所有的人。
某天，Sam也感染病毒死去，Robert Neville陷入了前所未有的孤独。当他准备和“夜魔”们同归于尽的时候，另外一个幸存者Anna(Alice Braga 饰)救了他。Anna相信山上的隔离区还有幸存者，但是固执的Robert Neville却坚持守在纽约。
又一个晚上，“夜魔”攻击Robert Neville的住所，此时他的研究已经获得成功，但是只有坚持到天亮，人类才能得以延存。