Die Kriminalitätsrate in Johannesburg ist schlagartig gesunken, seit die Polizei sogenannte „Scouts“, willenlose und unzerstörbare Kampfroboter, für die Verbrechensbekämpfung einsetzt. Während die Chefin des Tetravaal Robotics-Konzerns, Michelle Bradley (Sigourney Weaver), in den Scouts einen lukrativen Exportschlager für andere Metropolen sieht, plant der Erfinder und Programmierer der Kampfroboter, Deon Wilson (Dev Patel), eine Weiterentwicklung mittels künstlicher Intelligenz. Seine Ideen stoßen in der Chefetage des Unternehmens jedoch auf wenig Gegenliebe, weshalb er einen ausrangierten Scout stiehlt, damit er seine Experimente heimlich zuhause weiterführen kann.

Auf dem Heimweg entführen das verzweifelte Gangsterpärchen Ninja und Yo-Landi (Die Antwoord, Watkin Tudor Jones und Yo-Landi Visser) den Entwickler und sein Equipment. Um sich aus der Schuld beim kriminellen Patron der Stadt freikaufen zu können, planen sie einen großen Coup. Und Deon soll ihr Schlüssel sein. Da Scouts aber nicht abschaltbar sind, lassen sich die Gangster überzeugen, dass ein Scout mit K.I. hilfreich sein kann. So wird Chappie (Sharlto Copley) geboren, zeigt sich aber alles andere als souverän. Er ist ein kleines Kind im Zwiespalt zwischen „Mutter“ Yo-Landi, „Vater“ Ninja und „Schöpfer“ Deon und ihren unterschiedlichen Absichten. Während der Kampfroboter zögerlich die Welt entdeckt und unter stetig wechselndem Einfluss eigene Moralvorstellungen zu entwickeln versucht, beginnt Vincent Moore (Hugh Jackman) die Jagd auf Chappie und dessen Entwickler, um im Tetravaal-Konzern sein eigenes Robotics-Programm zu etablieren. Die Konkurrenz muss dafür ausgeschaltet werden…