W odległym roku 2003 Japonia jest technologiczną utopią, w której roboty są wszechobecne. Jeden z nich, Tobio, został skonstruowany przez genialnego doktora Tenmę, aby zastąpić jego zmarłego syna. Jednak gdy szybko staje się jasne, że Tobio jest niedoskonałą repliką jego utraconego dziecka, doktor Tenma go odrzuca. Zostaje uratowany z łomu przez dobroczynnego profesora Ochanomizu, bojownika o prawa obywatelskie robotów. Teraz mały robot, przemianowany na Astro Boya, ma za zadanie bronić Japonii i świata przed wszelkiego rodzaju złowrogimi zagrożeniami. Wykorzystując swoje siedem superzdolności i 100 000 koni mechanicznych siły do walki ze złem, Astro ma nadzieję pokazać światu dobro, na które są zdolne wszystkie roboty.