秦奋（葛优 饰）和笑笑（舒淇 饰）终成眷属，但蜜月还没有度完，笑笑便跟着公益组织去全世界保护环境了，一走20年没回来过。2031年，老范（范伟 饰）研制出能乱真的人工智能人，为解秦奋的相思之苦，老范帮秦奋定制了一个智能人笑笑。在与智能人笑笑相处的过程中，秦奋产生了模糊的感情。与老友芒果（姚晨 饰）谈话后，秦奋也开始思考自己的深情是否值得。而就在此刻真笑笑回来了，两个笑笑的存在让秦奋左右为难，他该如何选择？而真假笑笑又该何去何从？

《非誠勿擾III》講述了笑笑在第二部答應秦奮求婚後因追求公益事業離家十年，研究出智能機器人的老范為解秦奮相思之苦，設計了一個外表酷似笑笑並植入二人美好回憶的機器人笑笑送給了他，在秦奮逐漸深陷AI笑笑的“溫柔鄉”時，真笑笑突然歸來，讓一切都變得微妙起來。兩個笑笑一個敢怒一個敢言，讓秦奮一個頭兩個大，頻頻被虐。三“人”的相處笑料十足，“火藥味”不斷...

秦奮（葛優 飾）與梁笑笑（舒淇 飾），老狐狸與比目魚，愛情故事萬千，取其一對展開。兩人結婚十年，梁笑笑找到心之所向，開始四海為家。一別之後，兩地相懸。以為是三四月，又誰知五六七八九十年。 好友老範（範偉 飾），見其思念難解，憂其歲月蹉跎，故贈予一仿生智能人（舒淇 飾），模樣若笑笑，伴其左右。歲月時而靜好，時而吵鬧，時而苦中有笑，智能人也日漸有了曾經佳人的味道。本是良辰美景，故事突發變故，又一笑笑開鎖入門，一笑笑莞爾一笑，一笑笑笑裏藏刀，一切如夢如幻，如真似假。秦奮射出的箭，如今正中自己的靶心。誰去誰留？且在跨年揭曉。

In 2031, Qin retires alone on a small island, as his wife Xiaoxiao is away all year long. Fan, Qin's friend, designs an android identical to Xiaoxiao to keep Qin company.