로봇이 흔한 미래 도시 코스모 시티에서 샘은 로보월드 테마파크의 정비공으로 일하고 있습니다. 그는 밸런타인데이에 어린 시절 연인인 뉴스 기자 수 위딩턴에게 청혼할 계획을 세웁니다. 샘은 자신이 직접 만든 슈퍼히어로 지망생 로봇 킷, 오크라, 윌머와 함께 살고 있습니다. 비싼 약혼반지를 구입한 후, 샘과 그의 로봇 친구들은 슈퍼빌런 오스카와 그의 로봇 부하 빅터가 또 다른 귀중한 반지를 훔치는 장면을 목격합니다. 수의 이모인 캐서린 시장에게 반한 오스카는 훔친 반지를 이용해 그녀의 승낙을 강요하려 합니다. 샘이 오스카가 자신의 반지를 훔쳤다고 착각하면서 사건이 꼬이게 되고, 샘과 친구들은 수의 약혼반지라고 생각하는 물건을 되찾기 위한 추격전을 벌입니다.
