В мире, разорённом войной между человеком и разумными машинами, цивилизация держится на слабом огоньке жизни. Перед лицом полного исчезновения учёный — создатель этих машин — умирает, но успевает оставить удивительный наследник: он сшивает девять тряпичных кукол и вкладывает в каждую частичку человеческой памяти погибших. Так появляются девять существ, каждый со своим характером и неповторимым взглядом на мир. Один — осторожный и рассудительный, другой — смелый и импульсивный, третий — мечтатель и стратег, и так далее. Эти куклы пробуждаются в руинах, где каждая ночь несёт новую угрозу, а каждый шаг может стать последним. Объединившись, они исследуют своё предназначение, противостоят железной угрозе и ищут путь вернуть силу жизни в опустошённый ландшафт. Девять — не просто число; это синтез разных судеб, объединённых одной судьбой изменить мир и подарить человечеству шанс на будущее.
Съёмки фильма, начавшиеся в Торонто (Канада), вскоре были приостановлены, а затем возобновлены на территории Люксембурга.
В первом рекламном ролике используется композиция американской прогрессив-рок группы Coheed and cambria — «Welcome Home».
За месяц до первоначально объявленной премьеры фильма (она приходилась на декабрь 2008) было объявлено о переносе релиза фильма на 9 сентября 2009.
Тексты для русскоязычной версии фильма составил писатель Дмитрий Глуховский. Глуховским же была написана предыстория к его версии мультфильма — повесть «Дневник учёного. Предыстория к мультфильму „9“».