内向的机械师陆屿在祖父的旧物店发现一个精致的古董人偶，擦去灰尘后，人偶竟眨眼活了过来，自称“小安”，是百年前被赋予生命的“玩具少女”。小安能变大变小、能修复任何机械，但每隔七天需要陆屿给她上发条，否则会陷入沉睡。陆屿收留了小安，两人一起经营旧物店，修复各种旧玩具。然而小安的身体里藏着祖父留下的秘密图纸，指向一个可能改变世界的“永恒机关”。为了保护小安不被人夺走，陆屿开始学习如何守护这个脆弱的“玩具”少女。
小安的发条快走完时，陆屿发现她缩成手掌大小，躺在工具箱里。他赶紧上好发条，小安恢复原状，却红着脸：“那个…你刚才碰了我的腰。”陆屿手忙脚乱，小安偷笑。
一位神秘收藏家出高价要买小安，陆屿拒绝。当天夜里有人潜入店铺试图偷走小安，陆屿用祖父留下的机关装置击退盗贼。小安紧紧抱着他：“原来你也会保护人。”
陆屿在小安体内发现一颗发条核心，上面刻着祖父的名字和一句“让爱永动”。他意识到祖父制造小安是为了陪伴孤独的祖母，而小安就是爱的化身。
小安为救一只被困在旧钢琴里的小猫，把自己的手臂伸进狭缝，结果齿轮卡住，手臂失灵。陆屿连夜修理，小安在旁边哼歌给他听。修理完成后，小安举起刚修好的手臂，比了个“耶”。
小安在店里追老鼠，不小心触发了自己的“缩小模式”，变成拇指大小。陆屿找了她半天，最后在茶杯里发现她在游泳。他把她捞出来，小安说：“茶杯好大，像游泳池。”
小安回忆起自己被祖父唤醒的瞬间，祖父对她说：“你要代替我，陪她看每一个春天。”她看着陆屿，轻声说：“现在我陪你看。”