布莱恩（李·特格森 Lee Tergesen 饰）是一名前中情局特工，突然发现自己被卷入一系列离奇而危险的事件中。一连串不幸的事情开始围绕着他：买给女儿的礼物小狗竟然在途中爆炸，妻子丽诺儿（劳伦·斯塔迈尔 Lauren Stamile 饰）则在分居期间找到了新的伴侣，女儿金也陷入了与父亲间的关系僵局。 　　在一次半夜值班中，布莱恩偶然目击了一群可疑人物在秘密运输炸药。追查线索，他发现了一个表面上对待狗狗友善的小狗帝国，但实际上却在背后残害无辜的狗狗，涉及到更大的阴谋。为了挽救家庭关系，他联合曾是中情局特工的母亲展开调查。然而，女儿生日当天，突然出现了一群敌对者。尽管女儿成功逃脱，但布莱恩、妻子和母亲却被敌人所困。

一个运气不佳的自行车手迈尔斯某天偶然发现一只先进、机器、军用的机器狗A.X.L.，其心脏是真狗的心脏，其他部位装备新一代人工智能。迈尔斯和AXL在日常交往中逐渐增进感情，而无赖军事科学家要不顾一切将AXL捉回，迈尔斯与他的梦中情人、足智多谋莎拉组队，为保护他的新朋友，踏上了一段史诗般的冒险旅程。