W dalekiej przyszłości, świat, w którym ludzie i roboty współistnieją, stoi u progu wielkich zmian technologicznych. Dr Tenma, genialny naukowiec pogrążony w żałobie po stracie syna, tworzy niezwykłego chłopca-robota, by zastąpić swoje utracone dziecko. Nadaje mu imię Atom i obdarza go niezwykłą siłą oraz zdolnością odczuwania ludzkich emocji. Atom (znany również jako Astro Boy) z czasem rozpoczyna własne poszukiwania tożsamości, starając się odnaleźć swoje miejsce między dwoma światami. Wyrusza na misję chronienia ludzkości, podejmując wyzwania etyczne i bitwy z zagrożeniami, które stwarzają zbuntowane roboty i groźne technologie. Anime prezentuje pozytywny, pełen nadziei ton, skupiając się na problemach odpowiedzialności naukowej, uprzedzeniach wobec technologii oraz istocie człowieczeństwa, widzianej oczami niezwykłego dziecka-robota.
