電影《弟弟與機器人與我》講述了孤獨的機器人工程師桐生薰（豐川悅司 飾）在東京郊外公寓里隱居生活的故事。長期受存在主義焦慮困擾的他，試圖通過研發與自己容貌相同的安卓機器人"K-01"來確認自我存在的實感。某日，與桐生僅有血緣關系的異母弟弟（安藤政信 飾）突然造訪，打破了他規律的生活節奏。這位帶著幼子前來投奔的弟弟不僅揭開了家族塵封多年的恩怨往事，更意外觸發了安卓原型機的核心程序。隨著兄弟間關于親情與科技倫理的對話逐漸深入，桐生發現弟弟此行背后隱藏著母親臨終前的秘密委托。在共同修復機器人感知系統的過程中，兩人逐漸解開了各自的心結，而完成品安卓的覺醒時刻也悄然臨近。