La historia transcurre en un futuro muy proximo en el que un invento conocido como la "Gran Maquina" activa y aporta energia a las maquinas que se han alzado contra la raza humana, diezmando a la poblacion, antes de empezar a apagarse.

El mundo pronto quedara destruido, pero un grupo de pequeños seres intenta salvar lo poco que queda de la civilizacion. Esta compuesto por nueve criaturas a las que un cientifico infundio vida poco antes de la catastrofe. Entre el grupo, Numero 9 (la voz de Elijah Wood) demuestra tener madera de lider y cualidades que quiza les ayuden a sobrevivir e incluso a prosperar. Los demas miembros del grupo son Numero 1 (Christopher Plummer), un veterano de la guerra, de caracter dominante y lider del grupo hasta la fecha; Numero 2 (Martin Landau), un generoso y ahora fragil inventor; Numero 3 y Numero 4, gemelos de una gran erudicion que se comunican sin palabras y sobre todo entre si; Numero 5 (John C. Reilly), un inquebrantable ingeniero; Numero 6 (Crispin Glover), un artista erratico atormentado por las visiones; Numero 7 (Jennifer Connelly), una valiente guerrera autosuficiente, y Numero 8 (Fred Tatasciore), el musculoso y no muy listo guardaespaldas de Numero 1.

Con un grupo tan reducido, estas creaciones "stitchpunk" ("residuopunk", derivado de la corriente "steampunk") deben hacer acopio de una fuerza desproporcionada a su tamaño para engañar y luchar contra las maquinas que aun funcionan, una de las cuales es una bestia mecanizada. En las tinieblas que preceden al amanecer, Numero 9 debe reagrupar y animar a los suyos para hacer frente comun al peligro inminente.