메트로 시티 최고의 과학자, '텐마 박사'는 로봇 시험 가동 중 사고로 아들 '토비'를 잃는다. 자신의 실수로 아들을 잃고 괴로워하던 '텐마 박사'는 '토비'의 DNA를 이식해 인간의 감성과 하이 테크놀로지가 결합된 최고의 로봇 '아스트로'를 만들어낸다. 하지만 '아스트로'의 존재를 알게 된 독재자 '스톤 총리'는 '아스트로'의 생명 에너지를 차지하기 위해 군대를 동원해 공격을 시작한다. 불의의 공격을 받고 메트로 시티 아래로 떨어진 '아스트로'. '아스트로'는 그 곳에서 값나가는 부품을 얻기 위해 로봇을 사냥하는 '코라' 일행과 친구가 되지만 아이들의 대부, '햄에그'의 계략으로 상대를 죽여야만 끝나는 로봇 서바이벌에 나가게 된다. 한편, 대결 중인 '아스트로'의 에너지를 감지한 '스톤 총리'는 '아스트로'를 죽이기 위해 최강의 전투 로봇 '피스키퍼'를 가동시키는데…

Set in the futuristic Metro City, Astro Boy (Atom) is a young robot with incredible powers created by a brilliant scientist in the image of the son he had lost. Unable to fulfill his creator's expectations, Astro embarks on a journey in search of acceptance, experiencing betrayal and a netherworld of robot gladiators, before returning to save Metro City and reconcile with the father who rejected him.