Em Sunny, a vida da americana Suzie Sakamoto (Rashida Jones, de Angie Tribeca), que vive em Kyoto, no Japão, vira de cabeça para baixo quando seu marido e filho desaparecem em um misterioso acidente de avião. Diante da tragédia, Suzie ganha Sunny, um exemplar de uma nova classe de robôs domésticos, fabricados pela empresa de eletrônicos em que seu marido trabalha. A princípio, Suzie tem suas dúvidas sobre a máquina, devido a sua programação voltada para suprir o vazio que o desaparecimento de sua família deixou. Porém, aos poucos, Suzie e Sunny começam a se aproximar e desenvolver uma inesperada amizade. Agora, Sunny irá ajudá-la a descobrir o que realmente aconteceu com o marido e o filho.