O pequeno Astro (Atom) é um poderoso robô criado pelo Dr. Tenma na tentativa de substituir o seu filho falecido. Porém, conforme o tempo passa, o cientista percebe que ele não preencherá o vazio deixado pelo filho e o vende para o circo. Depois de ser explorado, Astro é resgatado pelo Dr. Ochanomizu e mostra seu potencial de herói com habilidades especiais e até capacidade para expressar emoções humanas. Com sua bondade única e uma força incomparável, Astro Boy luta para proteger os mais fracos.​