M3GAN 2.0, Megan'daki olayların iki yıl sonrasında geçiyor. Gemma, artık tanınmış bir yazar ve yapay zeka denetimi konusunda hükümete danışmanlık veriyor. Artık 14 yaşında olan Cady ise Gemma'nın aşırı korumacı kurallarına isyan ediyor. Öte yandan Megan teknolojisinin çalındığını ve Amelia adında bir yapay zeka silahına dönüştürüldüğünü öğreniyoruz. Ancak Amelia, kaçınılmaz olarak verilen emirleri dinlememeye karar veriyor. Çaresiz kalan Gemma, insanlığı kurtarmak için Megan'ı yeniden hayata döndürmek zorunda kalıyor.