No ano de 2046, os humanos estão deixando de usar robôs e começando a confiar cada vez menos neles. Neste momento a vida se torna muito perigosa para os seres conhecidos como segundos. Os segundos são a linha de robôs mais recente, até onde o público sabe. Este é o mundo em que vive o detetive Ross Sylibus. O detetive Sylibus é transferido para Marte a seu pedido, depois que seu parceiro foi morto por um robô. Ao chegar, ele cai de cabeça em um assassinato onde um cantor country em seu voo foi assassinado. Ele sai do avião e observa o desenrolar de uma cena e conhece sua parceira, Armitage, uma policial com uma atitude importante. Uma onda de assassinatos começa quando ainda mais mulheres são mortas. À medida que a investigação continua, um segredo é descoberto. Existe outra linha de robôs conhecida como Thirds. Mais e mais Terceiros desaparecem, enquanto um serial killer que pretende exterminar todos os Terceiros corre desenfreado. Armitage, em sua busca para levar o assassino à justiça, revela um segredo. Ela mesma é uma Terceira.