Um Johannesburg sicherer zu machen, hat die südafrikanische Polizei autonome Polizeiroboter eingesetzt. Das Projekt wird ein grosser Erfolg und die Kriminalitätsrate sinkt. Der junge Projektleiter Deon Wilson wird für seine Leistung gefeiert, doch der motivierte, junge Ingenieur möchte mehr! In seiner Freizeit arbeitet er an einer künstlichen Intelligenz für Robotersysteme. Von seiner Chefin erhält er dafür keine Erlaubnis, also entwendet er kurzerhand einen ausrangierten Polizeiroboter, um an ihm seine neuste Erfindung zu testen. Doch dann werden Deon und der Roboter von einer Gangster-Gruppe aus jugendlichen Punks entführt. Die Anführer Ninja und Yolandi taufen den ramponierten Roboter auf den Namen "Chappie" und wollen ihn für illegale Zwecke missbrauchen. Sie zwingen Deon, sein neues System bei Chappie zu installieren. Der Roboter lernt zu sprechen und fängt an Gefühle für seine Mitmenschen zu empfinden. Mit der Zeit wird Chappi immer mehr zum Menschen...