来自东欧的维克多·纳沃斯基(汤姆·汉克斯)，当初为了要躲避战火才离开祖国，但谁想到就他在前往美国的空中飞行过程中，他的家乡就陷入了一场突如其来的政变。进退两难的维克多只能带着他那本来自一个不存在的国家的护照滞留在肯尼迪国际机场，因为不被允许踏入美国国土半步，他只能一直呆在机场的休息室里，等待着祖国战争结束的那一天。
在这段在机场滞留的日子里，维克多一直在忍受着机场官员弗兰克·迪克逊(斯坦利·塔奇)的折磨，迪克逊把维克多视为晦气的象征，认为他是一个大麻烦，难以控制又想拼命解决。但这并未给维克多制造太多的烦恼，这位老兄自得其乐地在这样一个狭小的浓缩的物理空间里发现了一个巨大的丰富的人生世界，发现这里每天经过形形色色的人与他们各自的人生悲喜，发现这里充满了慷慨与野心，荒唐与惊奇，身份与地位，循规蹈矩与意外奇遇。并且他还在这里与空姐艾米利亚(凯瑟琳·泽塔-琼斯)产生了一段浪漫的爱情。最终，维克多在这个机场邂逅了美国的一切，也邂逅了属于他的幸福。

斯皮尔伯格继承大师库布里克遗志，拍摄了这部未来派的科幻史诗影片，裘迪劳和第六感小神童奥士文的机器人造型颇为神奇。

故事发生在二十一世纪，地球因温室效应而令冰山溶化，许多沿海城市被水淹没，人类只有依靠电脑的人工智能来维持生命，同时人类也应用具有人工智能的机器人作各种不同的用途。在其中的一个家庭，一对人类父母收养了小机器人大卫（凯利祖奥士文）作为他们的儿子，给他真人一样的生活。而大卫在人类中长大，开始了一段非比寻常的心路历程…

像很多科幻片一样，《人工智能》对人类社会的前景作了悲观的判断。故事一开始就强调了资源的匮乏，这使关于爱的讨论陷于几重伦理悖论中：一，这个世界上的大部分人正身处饥饿，但在某些发达国家，人们依旧过着奢侈的生活；二，为了保证现有人口奢侈的而不是普通的生活质量，生育受到严加控制，甚至一对夫妇不能生育一个孩子；三，人类为了节约资源而生产机器人来代替劳动力，甚至赋予了他们智能和情感，却将自己的创造物弃之如弊履。在这三重悖论之下，爱的概念变得含混复杂，而小机器人寻找爱的道路也必将危机四伏。在此之外，影片开始就描绘了大灾难后纽约的场景，这个世界之都淹没于汪洋之中，旧日的摩天大楼仿佛汪洋里的礁石。与前面所说的资源匮乏把人类推到伦理冲突顶端相符，人类文明的物质躯壳在这海水里崩为荒城。但是，就在这人类文明的废墟中心，设立着一家机器人研发中心，这或者可以看作一个隐喻：作为此岸世界的主体，人的作为将自己推向了存在可能性和合理性的边缘，作为被造物，人又讶异于圣灵的不肯降临，那么人的拯救在何处？如果人的能力已经发展到那样一个地步，能够完全“无中生有”地创造出生命，人是否就能够成为自己命运的主宰者？