Dr Vaseegaran (Rajinikanth), merupakan seorang pakar sains yang pakar dalam robotik, mencipta robot android yang canggih (Rajinikanth) menyerupai dirinya selepas satu dekad penyelidikan asal yang intensif. Ibunya (Revathi Sankaran) mencadangkan ia dinamakan Chitti Babu.

Semasa Persidangan Antarabangsa Robotik di India, Vaseegaran memperkenalkan Chitti kepada perwakilan. Pada masa yang sama, ia menunjukkan bahawa mentor Vaseegaran, Dr. Bohra (Danny Denzongpa) sibuk dalam projek penyelidikan yang sama untuk mencipta robot android yang lebih canggih. Sementara itu, Chitti diberikan kepada teman wanita Vaseegaran, Sana (Aishwarya Rai) dan membantu dia menipu dalam peperiksaan sekolah perubatan. Apabila mereka ditangkap, Sana dibawa kepada penyiasat dan Sana menipu bahawa dia tidak kenal Chitti dan Chitti belajar bahawa manusia boleh menipu untuk menyelamatkan diri mereka daripada bahaya.

Vaseegaran mempersiapkan Chitti untuk penilaian panel oleh Institute Pembangunan dan Penyelidikan Kepintaran Buatan (AIRD), yang diketuai oleh Dr. Bohra. Panel menyiasat sama ada Chitti, dibina bagi mematuhi Tiga Hukum Robotik oleh Isaac Asimov. Vaseegaran membalas tidak. Semasa penilaian, Chitti hampir menikam Vaseegaran menurut arahan Bohra. Bohra menyakinkan jawatankuasa penilaian bahawa Chitti tidak boleh diharapkan di medan perang kerana dia mudah dimanipulasikan untuk menentang terhadap pengendalinya. Vaseegaran memutuskan untuk mengubah suai skema neural Chitti untuk membolehkan dia untuk memahami tingkah laku manusia dan emosi. Chitti akhirnya marah sekali pada Vaseegaran, yang meyakinkannya dan Sana bahawa Chitti kini boleh merasa emosi. Kemudian Chitti menggunakan pengetahuan buku teksnya mengenai symphysiotomy untuk mengendalikan dengan berjayanya rakan Sana Latha (Devadarshini) yang rumit bersalin. Prosedur pembedahan itu diikuti secara langsung oleh media. Dr. Bohra tiba untuk mengucapkan tahniah kepada pencapaian Dr. Vaseegaran. Beliau juga membolehkan Chitti lulus penilaian AIRD. Chitti kemudian mula melihat Sana sebagai minat romantik dan mula memikat. Ini akan mencetuskan konfrontasi antara Vaseegaran dan Chitti. Sana cuba untuk menjelaskan kepada Chitti bahawa dia hanya boleh meminatinya hanya sebagai rakan dan meminta Chitti untuk melupakannya. Chitti kemudian sengaja gagal dalam penilaian yang dijalankan oleh Tentera India. Marah dengan keingkaran Chitti, Vaseegaran memotong Chitti kepada kepingan dan membuangnya dalam tapak pelupusan.

Dr Bohra mengambil bahagian Chitti dari tempat perlupusan sampah sarap dan memasang semula android tersebut. Dia memberikan Chitti rupa yang baru, dan memberkan "cip merah" di dalam Chitti, sekali gus menukarkan Chitti menjadi terminator yang paling kejam. Chitti merempuh perkahwinan Vaseegaran dan Sana lalu menculik Sana. Chitti mula membina salinan dirinya dan membunuh Dr. Bohra. Tidak lama kemudian, tentera robot Chitti menyebabkan huru-hara di bandar, dan mengambil alih Ibu Pejabat AIRD. Vaseegaran menjalankan tugas untuk menghentikan Chitti. Menyamar sebagai salah satu android, beliau berjaya menyusup ke dalam ibu pejabat AIRD. Beliau mengarahkan pihak polis untuk memotong bekalan elektrik di seluruh bandar. Apabila Chitti dan tenteranya hampir kehabisan kuasa, mereka menghentikan kenderaan di jalan raya dan menggunakan bateri untuk mengecas semula diri mereka sendiri. Chitti akhirnya menjumpai Vaseegaran, tetapi ketika Chitti hampir membunuhnya, pasukan polis menyerang AIRD. Robot membentuk diri mereka menjadi formasi sfera, ular, menara, dan pengerudi untuk mempertahankan diri. Salah satu robot terkena letupan bom tangan dan menjadi lumpuh dan diambil oleh Vaseegaran. Vaseegaran memuatkan cecacing komputer ke dalam rangkaian yang melumpuhkan sementara tentera robot Chitti. Chitti mengenal pasti punca cacing dan menghantar arahan "menghapuskan diri" kepada robot. Robot itu kemudian berkumpul dalam bentuk robot gergasi dan mengejar Vaseegaran. Vaseegaran menggunakan data yang dia telah salin dari robot yang dimusnahkan untuk menyahmagnet tentera robot, dengan itu meruntuhkan formasi gergasi. Chitti ditarik dan lekat pada dinding magnet yang besar, membolehkan Vaseegaran mencapai panel kawalan dalaman Chitti, melaluinya dia mengarahkan semua robot yang lain untuk memusnahkan diri mereka sendiri. Beliau kemudian mengeluarkan cip merah, menyebabkan Chitti bertenang.

Semasa perbicaraan mahkamah, pihak juri mencadangkan hukuman mati kepada Vaseegaran, merujuk kepada bilangan mangsa dan kerosakan kepada harta benda awam yang besar diakibatkan oleh tentera robot Chitti. Kemudian Chitti menjelaskan kepada mahkamah bahawa undang-undang membolehkan ia akan dianggap sebagai bahan bukti, jika tidak sebagai saksi, menjelaskan bahawa Dr. Bohralah yang menyebabkan Chitti berubah untuk memusnahkan dunia. Dia menunjukkan mahkamah, dengan menggunakan matanya sebagai projektor 3D, rakaman video Dr. Bohra memasang cip merah ke dalamnya. Mahkamah memutuskan untuk menggugurkan semua tuduhan terhadap Vaseegaran, manakala menyimpulkan bahawa Chitti perlu dihapuskan untuk mengelakkan kemalangan jenis yang sama lagi di masa depan. Kembali di makmal, Vaseegaran dengan penuh emosi memberitahu Chitti untuk menghapuskan dirinya sendiri. Ketika memecat bahagiannya sendiri satu demi satu, Chitti meminta maaf kepada Sana dan Vaseegaran bagi masalah-masalah yang telah disebabkannya. Walau bagaimanapun, sebelum merombak dirinya sepenuhnya, Vaseegaran menenangkan Chitti dengan mengatakan bahawa yang dia tidak bertanggungjawab sepenuhnya ke atas apa yang berlaku. Dan bahawa manusia turut bertanggungjawab kerana Chitti hanya belajar daripada mereka. Chitti tersenyum akhirnya mencabut kepalanya dan merombak dirinya sepenuhnya, dengan semua orang lain di sekelilingnya termasuk Vaseegaran dan Sana menangis.

Dua puluh tahun kemudian pada 2030, pelajar-pelajar sekolah diiringi oleh jurupandu dalam muzium yang memaparkan bahagian badan Chitti. Juru pandu memberitahu pelajar bahawa Chitti adalah robot humanoid yang paling maju yang pernah dicipta, tetapi dimusnahkan kerana "sebab-sebab tertentu". Seorang pelajar ingin tahu (Shriya Sharma) bertanya mengapa, dengan mana kepala Chitti menjawap, "Saya mula berfikir".