古びた研究室の片隅で、奇妙な人形が目を覚ます。身体は麻布を縫い合わせて作られており、腹部には大きなジッパー、背中には数字の“9”が描かれている。自分が誰なのか、ここがどこなのか彼にはわからない。恐る恐る外を見ると、見渡す限りの廃墟が広がっていた。茫然とする彼の前に現れたのは背中に“2”と描かれたボロ人形だった。2（声：マーティン・ランドー）は壊れていた9（イライジャ・ウッド）の発声装置を修理し、我々は仲間だと語りかける。自分が独りではない事を知り。ホッとする9であったが、突如、巨大な機械獣が現れ二人に襲いかかってきた。だが、2は9を庇って連れ去られてしまう。気を失っていた9を助けたのは、他のナンバーをつけた人形たちだった。リーダーの“1”（クリストファー・プラマー）、人のいい職人の“5”（ジョン・C・ライリー）、風変わりな芸術家“6”（クリスピン・グローヴァー）、そして腕力自慢でグループの用心棒“8”（フレッド・ターターショー）。彼らは機械獣の脅威に怯えながらも、その小さなコミュニティで慎ましく暮らしていた。9は彼らに2を救出しようともちかけるが、慎重で保守的な1に阻止される。だが、気持ちを抑えきれない9は5を誘って機械獣の棲み家へと向かうのだった。人類はなぜ滅びたのか。9体の人形は何のために作られたのか。未だ見ぬ黙示録が今、幕を開ける……。