Xứ Sở Robot Chuyện phim đơn giản, đưa người xem đến một phiên bản giả tưởng của thập niên 1990. Thời điểm đó, con người và robot vừa kết thúc một cuộc chiến khốc liệt. Nhiều robot bị loại bỏ hoặc vô hiệu hóa, đưa vào các khu vực biệt lập để quản lý.

Nhân vật chính là Michelle (Millie Bobby Brown), cô gái trẻ mất gia đình trong một vụ tai nạn thảm khốc. Phát hiện manh mối em trai có thể còn sống, Michelle lên đường tìm kiếm cậu bất chấp mọi hiểm nguy.

Trên chuyến đi, cô gặp và kết giao với hai người đồng hành mới: Gã buôn lậu Keats (Chris Pratt) ranh ma và robot Herman (Anthony Mackie lồng tiếng) hài hước. Bộ ba liên tục đối đầu với những thế lực đen tối, từ đó dần phát hiện ra những bí mật liên quan đến em trai Michelle.