W Ministerstwie Nauki gorliwy profesor Ochanomizu i jego współpracownicy pracują nad ponownym uruchomieniem Atoma, pierwszego robota posiadającego ludzkie serce. Atom jest dziełem życia tajemniczego profesora Umatarou Tenmy, który zbudował androida, aby zastąpił on jego zmarłego syna, Tobio. Jednak po tym, jak Tenma nie do końca zrozumiale wyłączył swoje stworzenie i zniknął, Ochanomizu jest zdeterminowany, by nie dopuścić do zmarnowania tak znaczącego postępu naukowego. Mimo że Atom wygląda jak dziewięcioletnie dziecko, posiada nadzwyczajną siłę i inteligencję, a także wybitną sumienność i współczucie, które dorównują tym ludzkim. Niestety, mechaniczny chłopak szybko napotyka odrzucenie i odkrywa, że nie wszyscy są tak przychylni jak Ochanomizu. Choć automaty stały się częścią społeczeństwa, traktowane są jedynie jako narzędzia, a nawet postrzegane jako nadchodzące zagrożenie dla ludzkiej supremacji. Mając nadzieję na świat, w którym ludzie i roboty mogą wspólnie prosperować, Atom poświęca swoje życie na ochronę obu stron oraz zachęcanie ich do budowania autentycznych więzi.