Après des mois de travail acharné, Gemma s'estime enfin prête à dévoiler sa dernière création au grand public. En effet, cette jeune roboticienne employée par une entreprise qui développe des jouets présente fièrement "M3GAN", une poupée révolutionnaire dont l'intelligence artificielle est programmée pour aider les enfants dans toutes leurs tâches quotidiennes. Mais Gemma fait parallèlement face à un terrible drame qui la contraint à prendre en charge sa nièce, âgée de 8 ans. Incapable de s'en occuper en raison d'un emploi du temps bien trop chargé, elle décide de confier la garde de la fillette à sa nouvelle invention, qu'elle ramène à la maison. M3GAN prend son rôle très à coeur...