Действие происходит в футуристическом мегаполисе. Здесь живет наш главный герой – гениальный ученый Тенма, который постиг все тайны науки и техники. Но однажды его жизнь превращается в ад, когда он теряет своего единственного и любимого сына. Эта потеря становится для него невыносимым испытанием, и он решает создать робота, который бы заменил ему родного сына. Так на свет появляется Астробой, мальчик-робот, созданный с использованием самых передовых технологий и обладающий всеми человеческими качествами и чертами характера. Он становится главным героем истории, и его приключения начинаются с момента осознания им того факта, что он не является человеком. Однако, его счастливое существование в семье Тенмы прерывается, когда преступные группировки начинают проявлять интерес к Астробою, намереваясь использовать его силу и способности в своих корыстных целях. Но на чьей стороне окажется наш герой и как завершится эта история? Ответ на этот вопрос можно узнать, только посмотрев мультфильм.