El Doctor Tenma es un científico que vive en la futurista ciudad aérea de Metro City. La muerte de su hijo le dejó desolado, por eso decidió crear un robot a imagen y semejanza del pequeño bajo el nombre de Astro Boy. El nuevo miembro de la familia está dotado de los mejores valores, además de tener poderes, pero cuando Astro Boy descubre que nunca podrá ser humano, huye de casa. En su aventura, el niño-robot tendrá que enfrentarse a un tipo malvado que busca la fuente de energía de su pecho.