Dos años después de que M3GAN, un auténtico prodigio de la inteligencia artificial, fuera finalmente destruida tras perder totalmente el control y dar rienda suelta a sus tendencias asesinas (siempre con una coreografía impecable), su creadora Gemma (Allison Williams) se ha convertido en una prominente autora y defensora de que el gobierno supervise todos los avances en esta materia. Entretanto, su sobrina Cady (Violet McGraw), ya con 14 años, es una adolescente que se rebela contra las sobreprotectoras reglas de Gemma.
Lo que ellas no saben es que una poderosa compañía de desarrollo de defensa ha robado la tecnología empleada para M3GAN y la ha usado para crear un arma militar conocida como Amelia (Ivanna Sakhno; Ahsoka, Pacific Rim: Insurrección), la espía asesina definitiva. Pero, a medida que Amelia va cobrando conciencia propia, pierde interés en recibir órdenes de los humanos. Y en convivir con ellos.
Con el futuro de la humanidad pendiendo de un hilo, Gemma se da cuenta de que no hay más opción que resucitar a M3GAN (Amie Donald, con voz en VO de Jenna Davis) e implementar a su creación unas cuantas mejoras para hacerla más rápida, más fuerte y más letal. Cuando sus caminos se cruzan, la macabra muñeca original tendrá que enfrentarse a una rival a su altura.
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