本作设置在一个人类与机器人共同生活的时代，以七位“世界上最优秀机器人”之一——瑞士的“蒙布朗”在一场森林大火中被破坏为开端。同时，在德国声援《机器人保护法》之团体的干部兰肯也遭杀害。两人的尸体头上都插著形状类似“角”的物体。凶手疑似是机器人，但机器人都被规范不能杀害人类，因而引发骚动。以高性能著称的机器人刑警——德国的“盖吉特”开始调查这一连串看似相关的案子，结果却意外发现包括自己在内的七位“世界上最优秀机器人”都被凶手列入杀害的目标。

盖吉特至日本与那里的七大机器人之一“阿童木”交换情报，而后阿童木在下一起命案的现场发现，数年前第39次中亚冲突中联合国派去调查波斯王国的毁灭性机器人的“波拉调查团”也被盯上了。与此同时，又有两位七大机器人——英国的“诺斯2号”和土耳其的“伯朗德”相继不敌凶手而遇害，盖吉特的记忆也开始出现异状。随着第39次中亚冲突的背后逐渐揭露，众人发现凶手是为了报复战争中波斯王国被推翻、破坏之仇，憎恨的漩涡也开始席卷众人。

与此同时，今波斯共和国的亚伯拉博士来到日本，暗地里操控著一台长著双角的机器人“布鲁图”，要他去杀了阿童木。阿童木为了保护家人而迎战布鲁图，遭到击败而陷入昏死。与此同时，反机器人的激进团体“KR团”的成员阿道夫认定盖吉特是杀害他哥哥的凶手，于是决定暗杀盖吉特，却反遭组织追杀，负责保护他的盖吉特从他持有的资料中发现目前入狱的波斯王国国王大利乌十四世知道此次事件的秘密。

剩下的七大机器人之一——希腊的“海格力斯”单独迎战凶手，不敌身亡。阿童木的制作者天马博士亲自对阿童木进行修复，但即便机体修好也因为电子脑陷入混沌而无法醒来。另一方面，与阿道夫同行期间，盖吉特被人工窜改的记忆逐渐恢复，想起自己的确因为机器人养子被阿道夫之兄杀害，出于憎恨而杀死了他。盖吉特到监狱找大利乌十四世会谈，得知了敌人是大规模毁灭性机器人的情报，以及一个名为布鲁图的存在。盖吉特前往今波斯共和国找线索，查到了一个神秘男子萨哈多的信息，随后循线找到荷兰地下的秘密空间，发现布鲁图就在那里。盖吉特用火力压制布鲁图，并向警方报告这一切事件的幕后凶手是亚伯拉博士，是他利用家人死于战争的恨意，唆使附身在布鲁图体内的儿子萨哈多所犯下的。

然而，就在盖吉特已经找到真相之时，亚伯拉操控盖吉特认识的卖花机器人阿里袭击他。在盖吉特眼中阿里的身影化为养子的身影，他不由得泪流满面，随后腹部被炮弹击穿而重伤死去。阿童木的创造者天马博士为了让阿童木从昏死状态中醒来，将盖吉特遗留下来的存储芯片植入阿童木的脑，注入偏差的情感——恨意，让脑中的混沌统一。这时仅存的七大机器人——澳洲的“艾普希伦”决定和布鲁图做个了断。艾普希伦在打斗中凭着“光子力”占上风，但始终没有给予对方最后一击，企图将萨哈多从仇恨中解放，最后反被杀害。

阿童木怀着对杀死大家的布鲁图的恨意醒来，写出了一组毁灭地球的反阳子炸弹方程式，平复后拥有了真正人类的心。透过盖吉特的芯片，阿童木已经知道了真相和亚伯拉的真正目的——毁灭地球。亚伯拉算准伊甸公园底下的火山濒临喷发，在伊甸公园底下埋了搭载反阳子炸弹的行星改造机器人“波拉”，引发的爆炸威力足以让大部分的人类灭绝，但机器人可以活得下来。阿童木前去伊甸公园迎战布鲁图，成功压制对方，恨意上冲就要杀死布鲁图时，盖吉特的意识告诉他：“仇恨是不会创造出任何改变的”。阿童木因而停下了手，而萨哈多也终于从恨意中解脱。最后萨哈多牺牲自己拆除反阳子炸弹，世界免于毁灭。闪现的记忆残片中，盖吉特将养子取名为罗比达，看着他的身影，终于了解到活着的意义。因为这一切的事件都起因于憎恨，阿童木于是许愿道：“祈愿有一天世界上会……不再有任何仇恨……”。

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在14世纪到16世纪，京都的室町幕府统治能力薄弱，武家压倒贵族。在文化方面则无论是贵族还是武家的文化都受到禅宗的影响。14世纪末期以金阁寺为代表的北山文化，15世纪末期以银阁人于是被迫隐居到本州的东北部。在1300年时虾夷族人已经融入日本社会当中。

室町时代时期的虾夷族少年阿席达卡所在的村落位于日本的东北部，某日遇到被称为“邪魔”攻击他所居住村落的怪物。眼看危机步步紧逼村落，阿席达卡为了保护村落与卡娅和村里的女孩成功击败邪魔。在与邪魔对战的过程当中遭受邪魔的攻击而留下创伤与诅咒。之后村里的女巫告诉阿席达卡对方是由一头从遥远的西方国度因受重伤而愤怒的山猪所变化而成的，并在祂的体内发现一颗铁弹。就觉得西方肯定是发生什么不祥的凶兆之事，便劝阿席达卡以铁弹为线索来离开村落前往西方，查出并查找邪魔神产生的来源，如果能够抵达西方找出真相没有产生恶意就能够找到解除诅咒的方法。阿席达卡听从本村的女巫的指示去西方查个明白寻求生路，沿着拿各的足迹前往西方，骑着自己忠心的羚羊座骑亚克路永远离开自己的村落，卡娅明白自己无法跟随阿席达卡，只能给予阿席达卡一条护身符来保佑他能够平安抵达西方。

阿席达卡在旅途中帮助一位疙瘩和尚，从和尚口中打听到森林的守护神“山兽神”可以化解他身上的魔咒就向森林出发。他拯救了两名来自于炼铁据地“达达拉城”的住民，并初次与一名与一群山犬一起的少女相遇。被阿席达卡所救这两个村人是黑帽大人的炼铁场“达达拉城”的人，黑帽大人的“达达拉城”就在森林的附近，为了开采矿石，黑帽大人的人破坏森林攻击森林中保护自己的世界的动物，所以黑帽大人与森林中的动物是有仇的，特别是生活在森林里的犬神莫娜一族(黑帽大人一伙在森林中运输铁矿石时，山犬神的首领莫娜率领犬神族前来阻止，却遭黑帽大人用火枪攻击坠落悬崖侥幸存活。) 在协助对方返回到达达拉城之后，阿席达卡得知山猪之所以会被诅咒变成邪魔，全都是遭到由达达拉城所打造的火枪给枪伤的真相，其中达达拉城的统治者黑帽大人因为炼铁缘故从森林中砍伐许多木头资源，便与森林中的动物神祇交恶发生冲突。起初阿席达卡对于黑帽大人破坏森林让山猪变成邪魔的行为感到愤怒，但是目睹到众多穷人以及被社会隔离的痳疯患者在达达拉城有着生存机会而产生动摇。[8]他从黑帽大人口中知晓森林里住着一位由犬神所扶养长大一直憎恨人类，有着“幽灵公主”名号的人类少女小桑。小桑在阿席达卡来到达达拉城的当日夜晚里突然现身于达达拉城内，想找寻机会突击黑帽大人好替犬神族报仇。当她们俩人展开打斗时，阿席达卡试图想调停双方之间的斗争，但在阻止的过程中意外遭旁人用石火枪给误射打伤。而小桑刚开始对阿席达卡阻止她刺杀黑帽大人而感到敌意，却对他下不了手，之后小桑将阿席达卡带回自己居住的森林中的山兽神安身的小岛里疗养，让森林的守护神山兽神来救活阿席达卡。[8] 虽然山兽神出现救活了阿席达卡却没解开消除他身上的诅咒，也导致其祂山猪神对山兽神救活了阿席达卡没去救野猪神“拿各”(被黑帽大人给打伤化为邪魔神，之后被阿席达卡所射杀)感到愤怒与不满，尽管莫娜解释拿各因害怕死亡而逃跑而自己留下面对一切都无用，阿席达卡告诉其祂山猪神有关拿各的死因真相后，此时深受人类迫害的野猪群在野猪神长老乙事主出现从阿席达卡手上明白拿各化为邪魔神然后死在异乡的经过为此感到痛心，尽管阿席达卡询问乙事主是否解开他身上的诅咒但被乙事主不客气地拒绝，莫娜跟交谈乙事主明白祂决意与人类拼死一战拯救自己的家园森林，告诉乙事主跟人类正面冲突是毫无胜算的，祂们早晚要与人类跟邪魔神之间的战斗是无可避免。乙事主告诉莫娜不需要借用犬神族的力量，就算全军覆没也要人类知道他们的力量与面对恐惧的勇敢带领其祂山猪神离去。另一方面黑帽大人在疙瘩和尚的提议下要与朝廷一方势力联手，来夺取山兽神的首级，以获得对方长生不死能力的事情。 阿席达卡在伤口撤销后，从莫娜口中得知小桑的悲惨身世打算和森林与人类的矛盾，还有小桑与其祂山猪神同盟向人类一决死战，莫娜警告阿席达卡明早就立刻离开森林别再返回，因为只靠他是无法解决森林与人类的冲突，更别说是帮助与保护小桑的安危。阿席达卡对小桑为了森林与人类一决死战的一事，令他站在谁的立场更加摇摆不定。之后便试着想在混乱的局势中找寻可解决冲突的方式，试图保护小桑和森林与山兽神。

隔天阿席达卡离开了小桑后发现在黑帽大人带领她的男兵去猎取山兽神时，达达拉城受到了武士的攻击，守城的只有女人，而且自己也遭到武士散兵的攻击。在达达拉被攻击得岌岌可危时只好赶来帮达达拉城的人民击退散兵，更是得知黑帽大人猎取山兽神去了，为了拯救山兽神和小桑，同时也为了通知警告黑帽大人回来救达达拉城，他只好警告黑帽大人幸存的男兵然后再次朝森林出发。 黑帽大人和疙瘩和尚为首的一群人来杀山兽神与野猪群的一役，野猪群几乎全军覆灭，只剩乙事主、小桑和山犬族。他们前往山兽神安身的小岛希望山兽神能治好乙事主的伤。黑帽大人和武士军队为了找到山兽神，他们披上了野猪的毛皮并涂上鲜血作为掩饰他们的身份，跟踪撤退的乙事主和小桑，快到山兽神所在的小岛时，军队围住了乙事主和小桑并展开攻击愤怒，小桑试着阻挡军队围却无法阻止乙事主变成邪魔，刚赶到森林的阿席达卡要救出小桑却无能为力。行将就木而倒在山兽神所在的小岛的莫娜见到阿席达卡不顾自己的性命救出小桑而打动，代替阿席达卡与化为邪魔的乙事主搏斗及时救下小桑，告诉阿席达卡让他和小桑一起活下去。山兽神出来超渡变成邪魔的乙事主然后结束莫娜的生命，同时阿席达卡在莫娜的帮助下解救了小桑。

但一切都为时已晚，黑帽大人以火枪击毙了山兽神，山兽神的头颅被疙瘩和尚给抢走。导致愤怒的山兽神的灵魂为夺回自己的头大肆破坏着森林，只剩下头颅的莫娜在山兽神的控制下，咬掉黑帽大人的一只手臂，小桑看见山兽神被杀还有森林灭亡为此大怒地拒绝阿席达卡帮他夺回山兽神的头颅，阿席达卡告诉并安慰小桑他自己身为人类，已经尽力试图保护森林与山兽神但却失败了，他们唯一的希望与选择就只有活下去。阿席达卡和小桑联手从疙瘩和尚手中帮夺回山兽神的头颅归还给祂，令愤怒的山兽神能够获得安息令大地回春，在太阳出来时轰然倒地而亡。最后消失之际替阿席达卡解除他身上的诅咒，然后治好他手上的伤痕，事情结束后小桑对人类破坏森林的罪行仍然无法释怀，她选择回到了森林中，阿席达卡尊重小桑的选择，他选择以后住在达达拉城会骑着亚克路来探望小桑，两人在一片盎然的绿色山林草原中微笑别过。

某一天，年仅10岁的荻野千寻跟着父母坐在车上，准备一同前往要搬入的新家。在路途当中，千寻的父亲因开错方向，来到一条有着隧道入口的小径。千寻的父母在一时好奇心下，带着她前往隧道里头一探究竟。

通过隧道的千寻一行人，见到眼前另一端是个看不到任何人的小镇。当千寻的父母来到小镇里，发现到有间摆满食物的无人餐馆，便于未经允许的情况下随意享用了里头的餐点。

千寻不想跟父母一同乱拿食物，于是索性在小镇里四处闲晃，途中在一座桥对面看到一栋像是旅店的建筑。该建筑实际上是由一位名为“汤婆婆”的魔女所经营，提供各方神明泡澡歇憩，名叫“油屋”的澡堂。

当千寻走到桥上时，遇到一位名叫“白龙”的神秘少年，向她警告这里不是她应该进入的地方，就在此时城镇里各处突然冒出像是鬼魅般的形体。被眼前情况受到惊吓的千寻，跑向父母所待的餐馆要他们赶紧一同离开，但汤婆婆对千寻父母随意享用食物的行为感到愤怒，施法将两人变成了猪作为惩罚。

千寻发现父母变成猪而再度受到惊吓，开始漫无目的地乱跑。就在千寻不知该如何是好时，之前桥上的白龙出现在她面前，表示着他愿意协助千寻渡过危机。白龙暗中将千寻带到油屋，并向她解释若要在这个世界存活下来，唯一方法是要向汤婆婆获得在油屋工作的资格。之后千寻面临必须在油屋里接触不同形形色色人物、以及各种困难和危机，而她原先娇纵的心理也随着历程开始展开了不同变化。为了帮助白龙，她独自到钱婆婆那里拿回魔女印章，并在白龙接她回去的路上想起来自己的名字找到了回现实世界的方法。