В начале игры Machinarium мы узнаём о Банде Чёрных Шляп – группе роботов, которые совершают преступления в городе. Поначалу их деятельность ограничивалась хулиганскими выходками, кражами и использованием рогаток.

Однако однажды один из бандитов напал на мэра и заразил его паразитами, обитающими в мозге. Мэр решает отправить преступника на свалку и вызывает мусорщика. Но по ошибке мусорщик засасывает не бандита, а Йозефа – главного героя игры.

Игровой процесс начинается с того, что Йозеф по ошибке оказывается на свалке. Он собирает себя по частям и отправляется в центр города.

По пути ему приходится преодолевать препятствия и решать различные задачи. Добравшись до Машинариума, Йозеф идёт к мэру, чтобы вылечить его от паразитов-черношляпочников. Затем он спасает свою подругу, которая попала в плен к бандитам. Вместе они улетают на вертолёте, но машина ломается, и герои падают с большой высоты.

К счастью, вовремя подоспевшие птицы ловят Йозефа и его подругу и спасают их. Однако птицы уносят их в разные стороны света.