场景：刷新未来城市概念
作为影片的美工设计，帕特里克·塔托普罗斯还要负责设计、规划和制作出2035年的场景。在整个制作过程中，每一个细节都要通盘考虑，以便决定哪些场景需要实际做出来，哪些在温哥华就地取材，又有哪些需要在电脑上做出来。
影片中芝加哥的设计呈现两种风格。市中心地带是美丽的大都市风景，白色的广场宽大而又质朴，闪闪发光的玻璃大厦里聚集着这个城市里的有钱人。而郊区完全是另外一个世界，年久失修，破败不堪，与富人区形成了鲜明的对比。
导演普罗亚斯在这部影片中的一个代表性视觉风格就是绿色植被的缺失。在郁郁葱葱的温哥华要拍出荒凉的景色来，着实让摄制组费了一番功夫。他们甚至还专门雇了一个绿化队，确保镜头里不出现哪怕一点点的绿色植物。
之所以选中芝加哥作为影片的外景地，是因为这里完全符合导演的要求——现代化的新高楼与古老的建筑能出现在同一个镜头里。为了能够符合导演对于远景的要求，影片中大多数场景里有的是实景，有的是布景，还有的则是后期在电脑上做出来的。
影片中机器人制造商USR公司的玻璃与金属大楼坐落在芝加哥的市中心，其本身就是一个令人叹为观止的景物。影片中的动作场面大多就是在这个总部里的大堂、广场、实验室、会议室和办公室，以及人行道、隧道里拍摄的。
塔托普罗斯介绍说：“USR大厦的造型非常奇特。它看上去像一把尖刀，给参观者一种令人眩目之感。大厦的一边就像玻璃的刀锋。站在人行道边上，你能看见你自己，看见外面的市容，还能一眼看见楼底下的大堂。所以它呈现在人们眼前的是一个完完整整的世界，令人不可思议。”
大厦外面硕大的广场代表着权力。“一旦你掌握了权力，你不会去盖更高的楼，而会将楼周围的空地扩大，因为真正值钱的是地。”导演的此番说法果然很有现实道理。
而威尔·史密斯所扮演的侦探史普纳住在芝加哥的郊区，这个场景完全是在温哥华郊外的一块长约80多米，两层楼高的河边空地上搭建起来的。
影片中名为“薇琪”的电脑控制了USR公司的总部。她实际上是USR大厦的控制枢纽，就好像人身体中的大脑。她的静脉和血管通向大厦的各个角落，遍布走廊和室内的灯线就代表了她的经脉。她的脸则是由来自各个角落，不断变形的灯光组成的。
片中的2035年未来世界的交通工具自然让观众十分关注。骑摩托车的人从郊区来到城里之后，所有的交通都转到地下，进入星罗棋布的隧道和酷似长方形足球的地下停车场。
《我，机器人》中的所有汽车都是为拍摄这部影片专门设计打造的。球形轮胎可以令汽车横向行驶，十分有趣。威尔·史密斯驾驶一辆超级跑车，硕大的车标标明它是德国“奥迪”公司的产品，这是奥迪公司根据一款即将推出的时尚车型“Le Mans Quattro”改装而成，配备V型10汽缸的双涡轮引擎，最大输出功率为449kW，从起动加速至100km/h只需3.7秒。
科技：颠覆性的视觉特效
在本片中担任视觉效果指导的是约翰·纳尔逊，此前他曾以《角斗士》一片夺得奥斯卡最佳视觉效果大奖。《我，机器人》整部影片的视觉效果镜头多达1000多处。拍摄之初，他和副手、数字视觉效果指导约翰·波顿，率领着20多人的队伍转战温哥华各地。世界闻名的数字技术公司，如数码领域、WETA数字、视像引擎、造雨人和皮克斯魔术公司都加入了进来。最终他的部门扩大到上千人，后期制作更长达8个多月的时间，这对于一个视觉效果长度和难度如此之大的影片来说已经够短了。
视觉效果部门的三大任务就是：使桑尼的人性化表演更真实可信；创造出一个2035年满眼都是机器人的世界；使大量的高科技动作场景看上去天衣无缝。
“桑尼必须看上去真实可信，”约翰·纳尔逊说，“视效必须捕捉住阿兰·图迪克在现场的表演当中微妙精细之处，然后通过三维动画表现出来。图迪克的表演惟妙惟肖，为我们树立了一个非常高的标准。桑尼作为一个机器人，它能够感知周围的事物，并且能够临场发挥，而不是听从固有的指令。它仿佛变成了我们的写照，这一点非常具有戏剧性，所以我们必须达到完全的写实主义的程度。”
顶尖的三维动画公司数码领域获得了创作机器人，更主要的要给桑尼以生命的制作任务。这家公司的顶梁柱艾里克·纳什和动画指导安德鲁·琼斯曾参与制作过《泰坦尼克号》和《阿波罗十三号》等巨片。
《我，机器人》描绘的是2035年芝加哥大街上的机器人以及未来世界的建筑与景色等等，是电影史上视觉效果制作最复杂，难度也是最高的影片。因为制作的不仅是一个完全写真的三维人物，而且还要是制作在三维动画的背景上。
以《指环王》一片荣获奥斯卡大奖的新西兰视效制作公司WETA的任务是制作大量的机器人与机器人，以及机器人与人类发生肢体冲突的动作场面。曾连续两年荣获奥斯卡最佳视觉效果奖的乔·莱特利指导了影片中规模宏大的几场戏。
制片人约翰·戴维斯说：“我们的视觉效果十分好看，但我们影片的故事更好看。”为了更真实地制作大的动作场景，视效部门首先制定了机器人行为的准则。很多动作戏观众从未见过，因为对手是机器人。但机器人的能力也不是无限的。因为这个世界本身就有一些必须遵守的规则，比如地心引力。如果要表现出真实感，机器人就不能在天上飞了。
“我们起初的设计是，新型的机器人与旧型的相比各有各的优势，” 数字视觉效果指导约翰·波顿说，“后来我们决定还是让NS-4型机器人的能力与人类相当，而新的NS-5型的能力是旧型号的四倍。”
由于使用了世界上最先进的制作技术，《我，机器人》的特技组将照相写实主义的水平上升到了一个全新的高度，可以将三维动画部分与实景和真人表演部分进行无缝衔接。这些先进的特技技术包括“球形灯源光模型”、“高能动态区域”、“机器人瓷砖”和“编码摄影机”等。
《我，机器人》采用了光力学和影像生成技术研究的最新成果。“我们上光的过程非常复杂，” 约翰·纳尔逊说，“我们对拍摄现场光信息的掌握要比原来多得多，不仅仅是光源的位置，以及对物体产生的作用，我们还要记录光源的亮度。”
此次拍摄使用了数码领域公司一台特殊的照相机，能够同时拍摄出曝光不足和曝光过度各种层次的照片，为电脑制作出的场景提供了极为便利的参考。另一个新式武器就是编码摄影机。这种摄影机原本是为拍摄《黑客帝国》而发明的，结果却让《我，机器人》先用上了。使用时，实际场景和虚拟场景可以合成，这样拍摄时导演就可以同时操控虚拟的和实际的拍摄了。这样技术将电脑制作出的场景搬进了摄影棚。
有些场景，比如史普纳从被拆的房子里飞奔而出的那场戏，就是虚实结合制作而成的，使用了现场拍摄，摄影棚搭景，模型以及电脑生成等所有手段。“普罗亚斯导演就喜欢这种复杂的细部镜头，有非常强的视觉冲击力，”约翰·纳尔逊深有感触。
总部设在温哥华的视效公司造雨人负责为这场戏制作微型和数码模型。工人们花了好几个月，三万多个工时，分别搭建了比例为四分之一和六分之一的模型，而在银幕上仅用三秒钟它即被拆毁。
