M3GAN vede protagonista un’intelligenza artificiale, una bambola a grandezza naturale programmata per essere la più grande compagna dei bambini e la più grande alleata dei genitori. Progettata da Gemma (Allison Williams), M3GAN è in grado di ascoltare, guardare e imparare, diventando amica e insegnante, compagna di giochi e protettrice del bambino a cui è legata. Quando Gemma diventa improvvisamente la tutrice della nipote orfana di 8 anni, Cady (Violet McGraw), è insicura e impreparata a diventare genitore. Sottoposta a forti pressioni sul lavoro, Gemma decide di abbinare il suo prototipo M3GAN con Cady nel tentativo di risolvere entrambi i problemi: una decisione che avrà conseguenze inimmaginabili.