成长在夏威夷考艾岛的贝瑟尼·汉密尔顿（安娜索菲亚·罗伯 AnnaSophia Robb 饰）是一个天生的冲浪天才，从小就展示出了在冲浪方面的过人的才华。她与好友埃兰娜（洛琳·尼科尔森 Lorraine Nicholson 饰）一起参加了全国的冲浪比赛，并且获得了不俗的成绩。但在她13岁那一年的一个早晨，在她在冲浪的时候一条14英尺长的虎鲨袭击了她，咬下了她的左臂。一瞬间，她的生活和未来都被冲垮了。就在所有人都在准备为她另谋出路的时候，她决定用自己残缺的身体重返冲浪的赛场。在好朋友汤姆、切瑞和萨拉的帮助下，她用自己惊人的毅力重新起立，站在了冲浪板和浪头之上。

在不久以后的未来，米歇尔·布莱德利（西格妮·韦弗 Sigourney Weaver 饰）的大型军火公司，制造出了全球第一批机器人警察，并派遣它们执行任务。程序员迪恩（戴夫·帕特尔 Dev Patel 饰）是机器人警察的制造者之一。但他在工作之余，还有自己执着追寻的梦想：人类进化的下一步，“能思考，有感觉”的机器。 迪恩向米歇尔·布莱德利寻求支持未果，转而利用公司的设备自行开始制造和实验，并成功地将拥有人工智能的机器人“查派”带到了这个世界。查派性格天真可爱，像个孩子一样不断学习，然而能够语言，能够思想，能够作画的机器人，引发了米歇尔·布莱德利，以及文森特（休·杰克曼 Hugh Jackman 饰）的恐慌，文森特驾驶机器战士找到迪恩，意欲除掉机器人查派，人类与机器之间的大战再度爆发……