Dans les années 1960, deux nouvelles de ce cycle ont été adaptées en épisodes de la série télévisée Au-delà de l'inconnu (Out of the Unknown) : Le prophète (The Prophet) (1967), basé sur Raison, et Menteur ! (1969).
Dans les années 1970, la Warner Brothers a acheté les droits pour en faire un film, mais aucun projet n'a jamais été accepté. La tentative la plus notable était celle de Harlan Ellison, qui avait collaboré avec Asimov lui-même pour créer une version qui conserve l'esprit de l'original. Asimov aurait dit que ce script conduirait au « premier film de science-fiction vraiment adulte, complexe, et digne d'intérêt jamais fait. »
Cependant le film n'a jamais été réalisé, le script a seulement été publié dans le livre I, Robot: The Illustrated Screenplay en 1994 (réimprimé en 2004, ISBN 0743486595). Bien qu'acclamé par les critiques, ce scénario est généralement considéré comme impossible à réaliser avec la technologie et les budgets moyens des films de l'époque.
Plus récemment, le film I, Robot, plus ou moins inspiré des nouvelles d'Asimov, avec Will Smith dans le premier rôle, est produit par la Twentieth Century Fox et sort le 16 juillet 2004 aux États-Unis. Il a été fortement critiqué par les fans de l'œuvre monumentale d'Asimov du fait de ses trop grandes divergences par rapport à l'original. En effet, alors que le romancier présente les robots comme inoffensifs mais victimes de lourds préjugés, le film les présente comme largement acceptés mais en définitive non fiables et dangereux.
L'épisode de Star Trek: La nouvelle génération intitulé I, Borg a été ainsi nommé a posteriori : il est intrinsèquement basé sur le recueil I, Robot. L'épisode relate comment un drone Borg, séparé du Collectif Borg, apprend à devenir un individu.
L'album musical I, Robot publié en 1977 par The Alan Parsons Project est également inspiré par I, Robot d'Asimov.
Dans l'épisode 9 de la 15e saison du dessin animé Les Simpsons, titré I, D'oh-Bot, Homer et Bart participent à une compétition du type La Guerre des robots. Les trois lois d'Asimov entrent en jeu à la fin, quand un des robots découvre Homer dans le champ de bataille.
Le dessin animé Futurama fait plusieurs fois allusions aux robots d'Asimov :
Le journal satirique The Onion a publié un article titré I, Rowboat dans lequel un rowboat (jeu de mots signifiant « bateau à rames ») anthropomorphique donne un discours, en parodiant l'anxiété subie par les robots dans la fiction d'Asimov, qui inclut les phrases des « Trois lois de la Rowboatique » :