故事背景设定在2038年，护理仿生人马库斯与主人归家后怀疑有盗贼闯入而报案，在与犯人纠缠中马库斯突破了程序限制而变成完全自主的异常仿生人，导致警方到达现场后直接把他击毁报废。但不知过了多久，马库斯其后在垃圾场被重新启动，逃走后前往其他异常仿生人用作躲避人类的废弃货船耶利哥（Jericho），继而召集大家为自由和权利而战。在进行多项抗命运动后，众人的行动得到媒体的注意，也驱使更多仿生人加入其行列，却导致联邦调查局视他们为威胁而向耶利哥发动突袭。视乎玩家决择，马库斯可逃过追杀，并与所有存活的同伴发起最后一场抗争，其取态可使所有异常仿生人被杀或获得舆论支持而促使总统展开和平会谈。
刑警仿生人康纳被制作商模控生命公司（CyberLife）派遣协助底特律警局的副队长汉克·安德森，调查仿生人出现异常的原因并在事态恶化前加以控制，视乎玩家决择，两人会在过程中成为拍挡或决裂。康纳在奉命追捕马库斯的行动中一度对自己的指令产生疑问，视乎玩家决择可选择贯彻执行原有指令或反抗指令成为异常仿生人。康纳如选择前者将会在马库斯带领同伴进行抗争时执行狙击任务，并与特警组或汉克进行最后的战斗，假如马库斯抗争成功，康纳可选择是否在马库斯致辞时把他射杀；如选择后者，康纳将潜入模控生命公司，与另一个敌对的自己进行最后的战斗，并使所有仿生人全部异常以壮大马库斯势力。
家务仿生人卡拉在维修完毕后被主人陶德接送回家，当晚为保护陶德女儿爱丽丝免受虐待而成为异常仿生人，与爱丽丝一同逃走并希望前往没有法例规管仿生人的加拿大，二人在旅途上结识了仿生人卢瑟和得到一位同情仿生人的人类的协助，前往耶利哥以取得护照离境。在耶利哥上，卡拉至此发现爱丽丝与自己一样同是仿生人，用以填补陶德妻女离去后的心灵空虚。不久联邦调查局向耶利哥发动突袭，玩家的决择将决定卡拉等人能否成功逃出，以及能否抵达加拿大或逃离仿生人废弃回收集中营。