I en dystopisk fremtid bruker politiet roboter til å holde ro og orden. De er programmert til å følge ordre, men skaperen, Deon, ønsker å utforske deres potensiale ytterligere. Han har utviklet en ny form for kunstig intelligens som har evnen til å tilegne seg kunnskap på egenhånd. Han skaper roboten Chappie som fortløpende utvikler nye talenter, men en kriminell bande ønsker å bruke Chappie til sin egen vinnings skyld. Og Deons konkurrent, Vincent, skyr ingen midler for å rydde forskerkollegaen av banen.