Sunny é estrelado por Rashida Jones como Suzie, uma americana que mora em Kyoto, no Japão, cuja vida vira de cabeça para baixo quando seu marido e filho desaparecem em um misterioso acidente de avião. Como conforto, ela ganha a Sunny, um dos novos robôs domésticos fabricados pela empresa de eletrônicos de seu marido. Embora Suzie inicialmente se ressinta das tentativas de Sunny de preencher o vazio em sua vida, elas gradualmente formam uma amizade inesperada. Juntas, descobrem a verdade sobre o que aconteceu com a família de Suzie e se envolvem perigosamente em um mundo que Suzie nunca soube que existia.