Perseguidos por un criminal vengativo y una banda de soldados sobrenaturales,​ un exconvicto recién liberado y su hermano adolescente adoptado se ven obligados a escapar con un arma de origen misterioso que es su única protección.

M3GAN es una maravilla de la inteligencia artificial, una muñeca realista programada para ser la mejor compañera de los niños y la mayor aliada de los padres. Diseñada por Gemma, M3GAN es capaz de escuchar, observar y aprender mientras se convierte en amiga, profesora, compañera de juegos y protectora del niño al que se vincule. Cuando, inesperadamente, Gemma se convierte en la tutora legal de Cady, su sobrina huérfana de 9 años, no sabe muy bien qué hacer ni se siente preparada para ejercer de madre. Sometida a un intenso estrés laboral, Gemma decide vincular su prototipo de M3GAN a Cady en un intento de resolver ambos problemas, pero no tardará en descubrir las inimaginables consecuencias de su decisión.