Nach einem Autounfall, der seinen Sohn Tobio das Leben kostet, beauftragt Dr. Umatarou Tenma, Leiter des Ministeriums für Wissenschaft, sein Team mit dem Bau von Atom, einem dem verstorbenen Jungen nachempfundenen Roboter. Ausgestattet mit überlegener Stärke und Intelligenz sowie jugendlicher Unschuld, wird Atom von Tenma zurückgewiesen, als dieser erkennt, dass der Android nicht altern kann. Tenma hält die Maschine für ein bloßes Werkzeug und verkauft sie an einen Zirkus, in dem Artisten wie Wegwerfware behandelt werden. Trotz dieser harschen Behandlung bleibt Atom sowohl Menschen als auch Robotern gegenüber mitfühlend und riskiert stets seine eigene Sicherheit, um andere zu schützen. Seine Lage verbessert sich, als Dr. Ochanomizu – eine Person, die sich gegen die Misshandlung von Robotern einsetzt – ihn rettet. Unter Ochanomizus Anleitung strebt Atom nach Frieden in einer Gesellschaft, in der Menschen und Roboter koexistieren, während er lernt, sich in ihren komplexen Gefügen zurechtzufinden.
