Witajcie w świecie przyszłości. Metro City to tętniąca życiem metropolia zawieszona w gwiezdnej przestrzeni. Tam, w supernowoczesnym laboratorium, doktor Tenma, ojciec współczesnej robotyki, tworzy Astro Boya, który ma mu zastąpić zmarłego syna. Naukowiec wyposaża swe dzieło nie tylko we wszystkie cechy ludzkie, lecz także w niezwykłą super-moc. Astro Boy nie potrafi jednak umniejszyć bólu ojca po stracie syna i zostaje porzucony przez doktora Tenmę. Chłopiec-robot zostaje podwójnie zraniony, bowiem dowiaduje się też, że nawet nie jest człowiekiem, tylko robotem.

Astro Boy ma w swoim ciele Niebieski Rdzeń, źródło energii stworzone z „pozytywnej” energii kosmicznej, której zdobycie jest obsesją paramilitarnych oddziałów Prezydenta Stone’a. Prezydent za wszelką cenę chce wejść w posiadanie Niebieskiego Rdzenia, aby uruchomić Pacyfikatora, robota mającego być bronią w walce o zapanowanie na Ziemi.

Niesamowita opowieść o chłopcu-robocie, który w poszukiwaniu swojego przeznaczenia przeżywa masę niebywałych przygód! Wyposażony w silniki odrzutowe w butach i działa laserowe w dłoniach wymknie się wojskowemu pościgowi i stoczy niejeden pojedynek ze złymi robotami. Wszystko po to, aby wrócić do rodzimego Metro City i powstrzymać złego prezydenta Stone’a przed planami opanowania całej Ziemi.