Robotikingenieurin Gemma lebt nur für ihre Arbeit in einer Spielzeugunternehmen. Doch dann muss sie ihre 9-jährige Nichte Cady bei sich aufnehmen, nachdem deren Eltern bei einem Unfall verstorben sind. Gemma kommt auf die Idee, die humanoide Puppe M3GAN, die sie gerade für ihre Firma entwickelt, als Gefährtin für Cady zu programmieren. Doch M3GAN entwickelt bald ein gefährliches Eigenleben ...