Na comédia dramática Sunny, Suzie (Rashida Jones) é uma americana vivendo em Kyoto e que, após uma queda de avião misteriosa, fica sem notícias do marido e do filho. Como consolação, ela ganha ‘Sunny’, um novo tipo de robô doméstico criado pela empresa de tecnologia em que seu marido trabalha. A princípio, Suzie tem suas dúvidas sobre a máquina, principalmente com uma 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, o que leva os dois a ficarem presos em uma série de incógnitas em uma realidade antes inimaginável para Suzie.