Um azarado ciclista chamado Miles descobre por acaso um cão robótico militar avançado, A.X.L., que possui um coração de cão verdadeiro e está equipado com inteligência artificial de última geração. Ao longo da sua convivência diária, Miles e A.X.L. desenvolvem uma ligação cada vez mais forte. Quando um cientista militar inescrupuloso tenta recuperar A.X.L. a qualquer custo, Miles une forças com a sua paixão secreta, a astuta Sara, embarcando numa jornada épica para proteger o seu novo amigo.