Rêves d'androïde est une réinterprétation du conte de Pinocchio. Le film raconte l'histoire d'une petite marionnette, Palme, que son créateur a chargé de prendre soin de son épouse souffrante, Xian. Après la mort de celle-ci, Palme reçoit la visite d'une femme mystérieuse qu'il confond avec Xian. En proie à la tristesse, Palme accepte à sa demande de livrer quelque chose de spécial en un lieu lointain dénommé Tama. Palme se trouve ainsi embarqué dans un voyage à la découverte de ses propres émotions, et de ce que recèle la nature humaine..