Osiedlony w futurystycznym Metro City, Astro Boy to młody robot o niezwykłych mocach, stworzony przez genialnego naukowca imieniem Dr. Tenma. Napędzany pozytywną energią „blue”, Astro Boy posiada nadludzką siłę, promień rentgenowski, niewiarygodną szybkość i zdolność latania. Rozpoczynając podróż w poszukiwaniu akceptacji, Astro Boy spotyka wielu innych barwnych bohaterów po drodze. Dzięki swoim przygodom uczy się radości i emocji bycia człowiekiem oraz zyskuje siłę, by objąć swoje przeznaczenie. Ostatecznie dowiedziawszy się, że jego przyjaciele i rodzina są w niebezpieczeństwie, Astro Boy mobilizuje swoje wspaniałe moce i wraca do Metro City w bohaterskim wysiłku, aby uratować wszystko, na czym mu zależy, i zrozumieć, co to znaczy być bohaterem.