داستان فیلم مگان M3GAN 2.0 دو سال پس از وقایع نسخه‌ی اول جریان دارد، جایی که ربات ساز جِما اکنون کار نویسندگی را انجام میدهد و در زمینه نظارت بر توسعه هوش مصنوعی فعالیت میکند. در همین حال ، او نسخه‌ای فعال از عروسک مگان را در قالب یک عروسک رباتیک بی خطر در جایی به ظاهر امن حبس کرده است. اما طولی نمی‌کشد که فناوری مگان توسط یک پیمانکار نظامی خلافکار سرقت میشود و آنها از این فناوری در ساخت یک ربات نظامی به نام «آملیا» استفاده کرده اند. آملیا به خودآگاهی می‌رسد، علیه خالقان خود شورش می‌کند و تلاشی برای سلطه‌ی کامل با استفاده از هوش مصنوعی آغاز می‌کند. در آستانه‌ی نابودی، خواهرزاده‌ی جِما، کِیدی، او را متقاعد می‌کند که مگان را با ارتقاهای پیشرفته بازسازی کند تا بتواند با آملیا مقابله کند