Drama ini menceritakan mengenai tokoh yang memiliki pobiia dengan wanita.
I’m Not a Robot menceritakan cowok bernama Kim Min-kyu (Yoo Seung-ho) yang tidak pernah pacaran sama sekali karena mengidap penyakit alergi saat kontak dengan manusia. Seorang dokter jenius bernama Hong Baek-gyun (Uhm Ki-joon) pun menciptakan robot bernama Ah Ji 3 (Chae Soo-bin) demi menyembuhkan Min-kyu.
Sayangnya, ketika akan dikirimkan ke Min-kyu, Ah Ji 3 mengalami kerusakan. Seorang cewek bernama Jo Ji-ah (juga diperanin oleh Soo-bin) pun berpura-pura jadi robot, menggantikan Ah Ji 3. Ajaibnya, saat Min-kyu bersentuhan dengan Ji-ah, alerginya tidak kambuh. Padahal, dia sebenarnya manusia. Min-kyu pun jatuh cinta dengan Ji-ah yang dia kira adalah robot.