L'effet de serre a finalement eu raison des efforts déployés par l'humain. En ce milieu du 21e siècle, la grande majorité des terres habitables a été inondée par la fonte complète des calottes glaciaires. Femmes et hommes sont contraints d'habiter dans des villes flottantes bâties afin de répondre au besoin criant d'une population trop nombreuse. Un couple n'a le droit d'avoir qu'un seul enfant en vertu de la loi; s'ils en veulent plus d'un, ils doivent se contenter d'un androïde. Ces robots hautement sophistiqués ont une apparence humaine et perçoivent des sentiments comme eux, sauf qu'ils ne peuvent réellement remplacer un enfant.
Monica et Henry Swinton viennent de perdre leur fille. En théorie, elle n'est pas encore morte, elle a simplement été cryogénisée dans l'attente qu'une cure pour guérir sa maladie mortelle soit découverte. Dans les faits, c'est tout comme, et Monica pleure son absence. Afin de tenter de combler cette absence, les Swinton adoptent David, jeune androïde de 11 ans. Mais Monica a beau vouloir l'aimer comme son enfant, elle n'y arrive pas. Il n'est pas humain, comment peut-il remplacer sa fille chérie! David, contrairement à ce que pense sa nouvelle propriétaire, ressent son antipathie. Pour lui, c'est sa nouvelle mère, et il est heureux de vivre dans cette famille. Il aimerait dire à ses parents à quel point son amour pour eux est vrai; pourtant il n'y parvient pas car il sait qu'il n'est pas un véritable humain. Dans sa quête de cette magie indicible qui le rendra humain, David se voit forcer de partir à la découverte du monde qui l'entoure et qui gît sous les eaux.