O enredo do filme acompanha os Mitchells, uma família nuclear disfuncional que luta para se conectar ao mundo da tecnologia moderna. Enquanto a filha Katie se prepara para ir para a escola de cinema, seu pai percebe o quão distantes eles se tornaram.
A solução é transformar a jornada dela em uma viagem familiar - que então é destruída por um apocalipse robô. Com o resto da população do mundo escravizada por uma IA, os Mitchells devem salvar a humanidade.