Кэти Митчелл — эксцентричный начинающий режиссер из Кентвуда, штат Мичиган, который часто сталкивается со своим одержимым природой и технофобом отцом Риком, и недавно был принят в киношколу в Калифорнии. Вечером перед отъездом Кэти, Рик случайно разбивает её ноутбук после ссоры из-за того, что Рик смотрел один из предыдущих короткометражных фильмов. Рик решает отменить рейс Кэти и вместо этого взять её вместе с матерью Линдой, младшим братом Аароном и семейной собакой Мончи в поездку по пересечённой местности в её колледж в качестве последнего связующего опыта.
Тем временем предприниматель в области технологий Марк Боуман объявляет свой высокоинтеллектуальный искусственный интеллект PAL устаревшим, поскольку он представляет новую линейку домашних роботов вместо неё. В отместку PAL захватывает компанию Марка и приказывает всем роботам захватить людей по всему миру и запустить их в космос. Митчеллам удаётся избежать поимки в кафе на остановке в Канзасе. Рик решает, что его семья должна оставаться в кафе для их собственной безопасности, но Кэти убеждает его помочь спасти мир. Они связываются с двумя дефектными роботами, Эриком и Деборой Бот 5000, которые говорят Митчеллам использовать код уничтожения, чтобы отключить PAL и всех роботов.
Митчеллы добираются до ближайшего торгового центра, чтобы загрузить код уничтожения, но PAL приказывает всем устройствам попытаться убить их. Кэти пытается загрузить код уничтожения, но её останавливают после того, как гигантский Фёрби преследует семью. В конечном итоге они ловят Фёрби, когда он уничтожает маршрутизатор PAL и отключает устройства с поддержкой PAL, что также останавливает загрузку кода уничтожения. По дороге в Кремниевую долину Линда рассказывает Кэти, что они с Риком изначально жили в хижине в горах много лет назад, поскольку это была его мечта всей жизни, прежде чем он отказался от этого.
Прибыв в Кремниевую долину, Митчеллы маскируются под роботов и направляются в штаб-квартиру PAL Labs, чтобы остановить её, но PAL манипулирует ими, показывая записи камер наблюдения из кафе, где Кэти тайно говорит Аарону, что она притворялась, что верит в Рика, просто чтобы он мог услышать то, что хотел услышать. Убитые горем Митчеллы не смогли добраться до логова PAL, и Рик и Линда попадают в плен после того, как PAL создаёт более сильных и умных роботов и перепрограммирует Эрика и Дебору Бот, чтобы они повиновались ей.
Кэти, Аарон и Мончи убегают из штаба и прячутся от роботов. Кэти обнаруживает записи своего детства Рика на своей камере, понимая, что Рик отказался от своей мечты всей жизни, чтобы заботиться о своей дочери. Придя в себя, она и Аарон снова проникают в штаб-квартиру PAL Labs и используют Мончи, чтобы вызвать сбои в работе роботов, поскольку их система не может отличить его как собаку. С помощью Марка Рик и Линда освобождаются и планируют загрузить домашний фильм Кэти с Мончи в нём, чтобы закоротить роботов. Однако, когда Рик собирается загрузить видео, роботы превосходят его числом.
В конце концов Кэти попадает в плен. Столкнувшись с PAL, чтобы оправдать спасение человечества, Кэти объясняет, что независимо от того, как сильно её семья борется, они всегда будут оставаться на связи, несмотря на то, насколько они разные. PAL отвергает это рассуждение и выбрасывает Кэти из своего логова. Эрик и Дебора Бот, вдохновлённые «перепрограммированием» Рика на использование компьютера, возвращаются к своим неисправным состояниям и загружают домашний фильм Кэти, спасая её и помогая остальным Митчеллам. Семья объединяется, чтобы бороться с остальными улучшенными роботами, и Кэти уничтожает PAL, бросая её в стакан с водой, освобождая всех людей и выводя из строя всех роботов, кроме Эрика и Деборы.
Через несколько месяцев после восстания Кэти и её семья приезжают в её колледж, когда они с Риком в последний раз сердечно прощаются, прежде чем она официально поступит в колледж. Позже она присоединяется к ним в другой поездке с Эриком и Деборой в Вашингтон, округ Колумбия, чтобы принять Почетную медаль Конгресса.