Dans un monde futuriste ravagé par le réchauffement de la planète, les hommes vivent en parfaite harmonie avec les « mécas », des robots spécialement créés pour répondre à leurs besoins : amour, tâches ménagères, services... Une famille, dont le fils était dans le coma, décide d'aller plus loin et d'adopter un enfant robot, David, programmé pour vouer un amour sans limites à ses parents adoptifs. Entre temps la science a pu ramener à la vie leur enfant biologique, Martin.
Les deux enfants ne s'aiment pas. La mère est attachée plus à son fils qu'au robot mais ne reste pas indifférente à ce dernier. Au lieu de l'envoyer à la casse, elle décide de l'abandonner dans une forêt en lui donnant comme consignes de ne pas s'approcher de la ville. L'enfant lui demande pourquoi elle l'abandonne...., en somme, elle lui fait comprendre qu'il n'est pas réel, qu'il n'est pas « un vrai petit garçon » .
David se lance alors, en compagnie d'un autre méca appelé Gigolo Joe, dans une quête spectaculaire pour devenir un vrai garçon et ainsi être réadopté par sa famille d'accueil et aimé comme un fils par sa mère adoptive. Leurs aventures les mèneront à travers tout le pays, dans une fête célébrant la destruction des mécas, et jusque dans les abîmes de l'océan et des profondeurs de l'intelligence artificielle...