周末假期里，野原新之助（矢岛晶子 配音）陪爸爸广志（藤原启治 配音）去看机器人科幻电影。电影结束后，兴奋的父子俩在回家途中玩起合体游戏，广志却不小心扭伤了腰。由于无法忍受美冴的唠叨，他前往医院就诊，却发现周末医院休诊。无奈之下，父子俩只好到公园休息，没想到又被在那里聚集的妈妈团赶走。
走在回家的路上，广志被一家按摩店的美女招待员吸引，便将小新打发回家，自己跟着对方进了店。等他从昏迷中醒来，已经以惊人的速度赶回家，着实把家人吓了一跳。原来，他竟被美容院改造成了机器人。经历最初的震惊与恐惧后，野原一家逐渐适应了这位精通家务、能力超强的“机器人爸爸”。
然而，随着城市里出现越来越多的机器人爸爸，一场潜藏已久的危机也慢慢浮出水面。
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