M3GAN er et vidunder af kunstig intelligens, en virkelighedstro dukke programmeret til at være et barns bedste ledsager og en forælders bedste allierede. Konstrueret af legetøjsfirmaets dygtige robottekniker Gemma, kan M3GAN lytte, se og lære, mens hun bliver ven, lærer, legekammerat og beskytter for det barn, hun er knyttet til. Da Gemma pludselig blive værge for sin forældreløse 8-årige niece, Cady, er Gemma usikker og uforberedt på på at blive forælder. Under intenst pres på jobbet, beslutter Gemma at sætte sin M3GAN-prototype sammen med Cady i et forsøg på at løse begge problemer – en beslutning som får ufattelige konsekvenser.