Dans un futur proche, à Johannesburg, alors que la criminalité ne cesse de grimper, la police municipale a recours à une entreprise spécialisée dans la robotique, Tetravaal. Celle-ci lui fournit des robots en guise de policiers. Mais Chappie, l'un des droïdes policiers, est kidnappé et reprogrammé. Il va devenir le premier robot capable de penser et de ressentir par lui-même. Mais face à lui, certains sont prêts à tout pour qu'il soit le dernier de son espèce.