Katie Mitchell, utalentowana nastolatka, dostaje się do wymarzonej szkoły filmowej i wprost nie może się doczekać, aż wyfrunie z rodzinnego gniazda i zacznie swą wielką przygodę. Jej ojciec, Rick, postanawia odwieźć córkę na uczelnię; co więcej, uznaje, że wspólna rodzinna podróż będzie wspaniałą okazją do celebracji rodzinnych więzów. Być może ostatni raz w takiej formie. Do Katie i Ricka dołącza więc optymistycznie nastawiona do świata Linda (mama Katie i żona Ricka), Aaron, brat Katie, oraz ich wspólny pies. Ale plan Mitchellów gwałtownie się zmienia, kiedy w świecie technologii dochodzi do rewolucji. Smartfony to już przeszłość, choć niełatwo się od niej uwolnić, teraz czas na spersonalizowane roboty, które właśnie opanowały świat. Z pomocą dwóch nieco uszkodzonych robotów Mitchellowie staną przed wielkim wyzwaniem - będą zmuszeni zostawić za sobą osobiste problemy, aby ocalić siebie i świat.

To pełna akcji komedia animowana o zwykłej rodzinie, która staje przed niecodziennym wyzwaniem. Gdy na świecie dochodzi do buntu maszyn, to właśnie oni muszą... zapobiec apokalipsie. Historia zaczyna się, gdy kreatywna outsiderka Katie Mitchell dostaje się na wymarzone studia filmowe i chce jak najszybciej wyrwać się z domu, by poznać swoich nowych przyjaciół. Te plany sabotuje jednak jej kochający naturę tata, który postanawia, że cała rodzina powinna wspólnie zawieźć Katie na uczelnię, by zacieśnić łączące ich więzi. Gdy wydaje się, że już nie może być gorzej, cała rodzina trafia w sam środek buntu robotów! Wszystkie urządzenia - od smartfonów przez inteligentne odkurzacze po złośliwe Furby - zostają zaangażowane, by wyłapać z planety wszystkich ludzi. Teraz to Mitchellowie, czyli tata Rick, mama Linda, córka Katie, jej dziwaczny młodszy brat Aaron, uroczy mopsik Monchi i dwa przyjazne, ale niezbyt lotne roboty, muszą uratować ludzkość. "Mitchellowie kontra maszyny" to historia o tym, jak wykorzystać to, co czyni nas wyjątkowymi, jak nie utracić ludzkich cech w świecie zdominowanym przez technologię i jak nie pozwolić złośliwemu losowi rozdzielić nas od najbliższych.

Córka Mitchellów, Katie została przyjęta do wymarzonej szkoły filmowej i niedługo rozpocznie studia. By uczcić tę okazję, decyzją taty rodzina wyrusza w ekscytującą podróż by odwieźć ją na miejsce. Niespodziewanie plany bohaterów krzyżuje jednak postęp technologii i bunt maszyn, który zmusza ich do walki o ocalenie siebie i świata.