チャーリー・ケントン（ヒュー・ジャックマン）はかつて将来を嘱望された期待のボクサーだった。チャンピオンを目指してトレーニングに打ち込んできたものの、時代は高性能のロボットたちが死闘を繰り広げる“ロボット格闘技”の時代に突入。もはや人間のボクサーは生きる場所を失い、チャーリーは人生の敗残者も同然だった。辛うじてロボット格闘技のプロモーターとして生計を立てているものの、乏しい資金力で手に入れられるロボットは、リングの上であっという間にスクラップ状態。人生のどん底にも関わらず、さらなる災難がチャーリーに舞い込んでくる。赤ん坊の時に別れたきりの息子マックス（ダコタ・ゴヨ）が最愛の母を亡くして、11歳になった今、初めて彼の前に現れたのだ。だが、マックスは、そう簡単にチャーリーに心を開くはずもなく、親子関係は最悪の状態。そんなある日、2人はゴミ捨て場でスクラップ同然の旧式ロボット“ATOM”を発見する。それが、彼らの人生に奇跡を巻き起こす“運命の出会い”であることに、チャーリーもマックスもまだ気づいていなかった……。