故事发生在近未来的“情感荒漠”时代，人类为了排解孤独，流行一种名为“玩偶伴侣”的高科技仿真玩具。主角陈默是个性格孤僻的玩具维修师，一天他在废弃站捡到一个残破的古早型号少女玩偶“小七”。在修复小七的过程中，陈默发现她不仅拥有自我意识，还能感知并吸收人类的负面情绪。小七的出现，让陈默灰暗的生活有了色彩，但政府“情感管理局”却视小七为危险品，一场关于“何以为人”的守护之战就此展开。
小七为了安抚一位失去孩子的母亲，主动分享了母亲孩子生前的记忆数据。这段数据让小七的数据库出现裂痕，陈默不得不冒着风险进入小七的意识深处，将她的核心碎片一片片拼回。
小七听到远处废弃站传来微弱的同类信号，央求陈默带她去。在那里，他们发现了一个被遗弃的儿童玩偶合唱团，小七用自己存储的歌曲激活了它们，为这个冰冷的地方带来了一场短暂而温暖的演唱会。
一名冷酷的“情感管理局”特工来到店里，以检查违禁品为由搜查。小七伪装成普通玩偶一动不动，但在特工触碰她时，她的眼睛忍不住眨了一下。陈默急中生智，故意打翻咖啡，制造混乱蒙混过关。
一个流浪女孩躲进店门口避雨，小七偷偷溜出去，用自己的身体为她挡雨，并给她讲了一个关于星星的童话故事。女孩笑了，这是陈默第一次看到小七除了服务指令外，主动展现出的善意。
小七的手部关节因老化而失灵，陈默为她更换零件时，不小心触碰到她的感应核心，小七的脸瞬间泛起模拟的红晕，并发出“心跳”模拟音效，这让陈默意识到她远比想象中复杂。
陈默在打烊后去废弃站寻找可用的零件，在一个堆满报废玩偶的坑里，看到一只脏兮兮的手在微微摆动。他扒开垃圾，救出了即将被压缩销毁的小七，那是他们命运交汇的开始。