在20岁生日那晚，器人次郎（小出惠介饰）孤独地度过了一个没有祝福的女友夜晚。然而，器人当夜幕降临，女友他却意外地遇到了“她”（绫濑遥饰），器人一个令人心动的女友女孩。“她”的器人出现为次郎平淡的生活带来了转机和惊喜，两人共度了一个充满欢笑与温情的女友美好夜晚。次郎醒来后，器人“她”已经消失无踪。女友一年后的器人同一晚，同样的女友场景再次上演。这一次，器人“她”向次郎揭示了惊人真相：原来“她”是女友次郎在未来创造的机器人，穿越时空而来保护他免受灾难。器人“她”选择留在次郎身边，与他同居共度生活。尽管灾难似乎并未远离次郎的生活，但在这段特殊的关系中，他们的情感逐渐升温。在这个复杂而感人的故事里，他们不仅要面对未来可能遭遇的挑战，还要珍视当下共同走过的日子。《我的机器人女友》不仅是一场穿越时空的爱情冒险，更是关于爱与守护的深刻探讨。