Astro Boy erzählt die Geschichte eines jungen Roboterjungen namens Astro, der dem verstorbenen Sohn des Forschers Dr. Tenma nachempfunden ist. Ursprünglich sollte seine Existenz geheim bleiben, doch der atomgetriebene Roboter entwickelt sich zu einem widerwilligen Superhelden, der für Gerechtigkeit und Frieden – sowohl für Menschen als auch für Roboter – kämpft.