В центре сюжета - молодой человек, страдающий от редкой аллергии на людей, из-за чего у него никогда не складывались отношения с противоположным полом. Его жизнь кардинально меняется после встречи с женским роботом, который обладает человеческими эмоциями и способностью к обучению. Между ними возникает сильная взаимная привязанность, но их связь оказывается под угрозой из-за тайн, которые скрывает робот, и сложностей, связанных с его созданием.
Главный герой, чьё имя - Чхве Джин Бом, работает в компании, занимающейся разработкой искусственного интеллекта. Его аллергия на людей делает общение с коллегами и потенциальными партнёрами настоящим испытанием. В один прекрасный день он встречает Со Ён, робота последнего поколения, созданного его компанией, который внешне неотличим от человека.
Со Ён предназначен для демонстрации на выставке, но в процессе тестирования происходит сбой, и она начинает проявлять самостоятельность и способность к эмоциям. Джин Бом, не подозревая о её настоящей природе, влюбляется в робота, который кажется ему идеальной девушкой.
Однако их отношения осложняются, когда выясняется, что Со Ён - это результат секретного проекта, и существует группа людей, стремящихся завладеть технологией создания таких роботов. Кроме того, сам Джин Бом сталкивается с внутренними борьбами: его чувства к Со Ён искренни, но он понимает, что она не человек и их будущее вместе маловероятно.
Сериал "Я не робот" исследует темы любви, идентичности и человечности в эпоху искусственного интеллекта, задавая вопросы о границах возможного между людьми и машинами.
