Dans la ville des robots Machinarium, une bande appelée la 'Fraternité du Chapeau Noir' domine. Au départ, tout a commencé avec les habituelles frasques de voyous, commençant par une fronde et se terminant par le vol d'un gramophone. Cependant, l'un des membres de la bande a décidé d'attaquer le maire, infectant son cerveau avec des parasites. Le maire parvient à appeler le robot récupérateur qui enverra le bandit à la décharge. Cependant, le récupérateur aspire par erreur le nettoyeur Joseph (vous jouez ce personnage). Et le bandit s'échappe, enlevant la petite amie de Joseph, Berta. À partir de ce moment, le jeu commence. La différence la plus significative par rapport aux autres jeux de ce genre est que l'interaction ne se fait qu'avec les objets que le protagoniste peut atteindre. Vous pouvez également augmenter et diminuer votre taille (trois positions : basse, standard et haute). De plus, dans le jeu, il n'y a pas de dialogues, à la place, un système de nuages de pensées animés est utilisé.