M3GAN est une merveille d'intelligence artificielle, une poupée réaliste qui est programmée pour être la meilleure compagne d'un enfant et la meilleure alliée d'un parent. Conçue par Gemma, une brillante roboticienne, M3GAN peut écouter, regarder et apprendre, car elle joue le rôle d'amie et d'enseignante, de compagne de jeu et de protectrice.

Eli, jeune adolescent de Detroit, erre dans une usine désaffectée où il découvre par hasard une arme surpuissante, d’origine inconnue, qu’il ramène chez lui. Mais passé l’amusement, Eli réalise qu’on ne soustraie pas impunément une arme aussi redoutable : il se retrouve recherché par des criminels, par le FBI, et par ceux qui semblent être les propriétaires légitimes de l’arme futuriste. Accompagné de son grand frère et d’une jeune danseuse, Eli n’a d’autres choix que de fuir, emportant avec lui un seul bagage : cette mystérieuse arme…