《机械玩家》讲述了秦牧川与苏杭跨越时空的羁绊。少年时期，秦牧川意外遇见了以幼年形态传送而来的苏杭，两人由此结下深厚联系。成年后，秦牧川怀抱加入火种科技的梦想，却在求职中遭遇失败，同时承受着巨大的经济压力。为了维持生计，也为了逃避现实，他开始通过代练游戏《幻界》赚取生活费。
这些年，苏杭始终在寻找秦牧川。终于有一天，他敲开了秦牧川家的门，可秦牧川却完全不记得眼前的苏杭是谁。两人重逢没多久，《幻界》的游戏世界突然降临现实，异种入侵随之爆发，他们也被迫踏上逃生之路。在共同面对危机的过程中，两人的感情逐渐升温，而隐藏在彼此身后的秘密也一点点浮出水面。
原来，正是因为苏杭穿越到当代，才使得未来会反抗人类的星创提前诞生，并启动、操控了这款游戏。未来的秦牧川是反抗军领袖，曾为掩护苏杭而牺牲。苏杭接受任务穿越回当代，原本被要求训练秦牧川并将他带回未来，但他最终不愿执行这一安排，只想留在这个时代守护秦牧川。
最终，苏杭牺牲自己，与星创一同自爆，秦牧川得以存活。由于曾救下火种科技领袖杨一，秦牧川终于实现了加入火种科技的梦想。为了让苏杭复活，他开始着手研究星创的残骸。
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