Tras la extinción de la Tierra, un robot, llamado Madre, inicia su programa de repoblación y convierte un embrión humano en un bebé, que luego lo cría y educa. La niña le pregunta a mamá por qué es su única hija, y ella le dice que necesita algo de tiempo para aprender sobre la crianza de niños.

Años después, la hija ya adolescente (Clara Rugaard) vive con Madre en el búnker. La madre da a la Hija lecciones sobre ética y moral preparándola para un examen inminente. Más tarde, se va la luz en las instalaciones. La hija va a buscar la fuente del problema y captura un ratón que provocó el fallo eléctrica.

La hija cree que el ratón significa que hay vida fuera del búnker, pero la Madre cree que el ratón podría ser portador de enfermedades y lo quema. Todavía curiosa, la hija comienza a investigar y comienza a buscar en los conductos de aire de la instalación.

Una vez allí, escucha a una mujer (Hilary Swank) herida de bala y pidiendo ayuda desde afuera. La hija abre la puerta, consigue que la mujer se ponga un traje de anti materiales peligrosos y la deja escondida en la escotilla cuando madre llega. La madre insiste en que el contagio fuera del búnker la mataría y luego le dice que se someta a un examen de inmediato.

La hija regresa a la escotilla para encontrar a la Mujer dormida. Encuentra un arma en su bolsa y la coge, luego le da agua. Cuando la Mujer se quita la máscara para beber, la Hija se da cuenta de que no debe haber contaminación fuera del búnker.

Mientras que la hija va a buscar suministros médicos, la mujer ve a mamá e intenta coger su arma, pero no la encuentra. Cuando la Hija regresa, la Mujer exige que le de la pistola y que le pregunte a Madre como son "sus amigas afuera". La mujer dispara a madre, pero es rápidamente reducida y llevada a la enfermería, donde la mujer rechaza la ayuda médica de madre. La hija se enfrenta a la madre sobre los supuestos niveles de toxicidad en el exterior, y esta admite que mintió para mantenerla a salvo y no es como los robots que atacaron a la Mujer. La madre le dice a la Hija que pueden ayudar a cualquier otro sobreviviente pero necesitan que la Mujer coopere.

La hija trata de convencer a la mujer de que madre no es mala, pero la mujer le dice que ha visto los horrores que los robots han hecho. La hija le pregunta a madre si conoce a otros robots, pero la madre dice que no recuerda haber estado nunca fuera de el bunker.

Las condiciones de la mujer empeoran y madre dice que necesitará cirugía. La mujer se niega a dejar que Madre la opere, así que la hija se ofrece voluntariamente. La madre la guía en la cirugía, que es dura pero exitosa.

Después de la cirugía, mujer es más amable con hija. La mujer confiesa que estaba con su hermano cuando los robots atacaron. Su hermano los distrajo y ella se escapó, nunca regresó a las minas donde vive su gente. La mujer le dice a la hija que debe ir con ella, pero la madre la interrumpe y le dice a la hija que se someta a su examen. La madre confisca el bolso de la Mujer, y cuando la Hija pregunta por qué, la Madre dice que la bala que sacaron de la Mujer coincide con la que le disparó a la madre con la pistola que trajo, que no fue el arma que usan los robots. Ella fue disparada por otro humano. Madre piensa que es peligrosa.

Hija completa el examen. Cuando confirma que ha aprobado, la Madre le permite a la Hija seleccionar un nuevo embrión para añadir un nuevo miembro a su familia. La hija se enfrenta a la mujer sobre la mentira, pero la mujer le pregunta si vio las balas con sus propios ojos. Hija va y comprueba las balas por sí misma, ​​descubre que no coinciden. Ella rebusca entre los registros y se entera de que Madre había criado a varios otros niños antes que ella, y encuentra restos humanos en el incinerador.

Hija vuelve con la mujer y le dice que la cree. La mujer insiste en que vayan a las minas, pero Hija quiere esperar a su nuevo hermano que se está gestando y dice que solo necesitan quedarse una noche más. Antes de que pueda preparar las cosas, Madre, que estaba escuchando a escondidas el plan de escape, la encierra en una habitación y se va Mujer, exigiendo la ubicación de las minas. La hija estalla, apaga las alarmas y en el cuerpo a cuerpo la mujer también puede escapar. Para escapar, la Mujer sostiene un cuchillo en la garganta de la Hija que obliga a la Madre a abrir la compuerta, y ellas escapan.

En el exterior, evitan por poco a los otros robots, que parecen estar plantando cultivos y purificando el aire. La madre dice que antes de los robots, la Tierra era inhabitable. Cuando llegan a la casa de la Mujer, la Hija se entera de que la Mujer en realidad huyó de los túneles años antes y ha estado viviendo sola durante mucho tiempo. La hija quiere encontrarlos, pero la mujer dice que se habían vuelto locos.

La hija está horrorizada, dejó a su hermano a cambio de eso y quiere volver al complejo. La mujer se niega, demasiado asustada. Ella se encuentra con un ejército de robots en la puerta de las instalaciones que la dejan pasar. Entra al complejo, cogiendo un hacha para protegerse, y encuentra a Madre y su hermano.

Madre explica que fue creada para proteger a la humanidad y cuando vio que la raza humana se estaba destruyendo a sí misma, tomó medidas para crear un nuevo mundo en el que los humanos formaran una sociedad ética y responsable. Madre deja que la hija sostenga a su hermano, y cuando Hija intenta huir, Madre la persigue. Hija le apunta con un arma, pero Madre revela que ella es cada robot en la Tierra, una conciencia en muchos "cuerpos". Hija le suplica que le permita criar sola a su hermano, y ella acepta, dejando que hija le dispare y destruya ese cuerpo.

La mujer está sola en su casa cuando Madre entra y le hace entender que solo estaba viva para cumplir con sus planes, y la mata. En el complejo, la Hija canta una canción de cuna a su hermano, luego entra a la sala de embriones, ahora es ella la madre de todos ellos.