Después de que un accidente automovilístico le arrebata la vida a su hijo Tobio, el Dr. Umatarou Tenma, director del Ministerio de Ciencia, ordena a su equipo construir a Atom, un robot modelado a partir del niño fallecido. Poseedor de una fuerza e inteligencia superiores junto con una inocencia juvenil, Atom es rechazado por Tenma cuando se da cuenta de que el androide no puede envejecer. Descartando la máquina como una mera herramienta, Tenma lo vende a un circo donde los artistas son tratados como desechables. A pesar de este duro trato, Atom sigue siendo compasivo tanto con los humanos como con los robots, arriesgando constantemente su seguridad para proteger a otros. Su suerte cambia cuando el Dr. Ochanomizu, un defensor contra el maltrato a los robots, lo rescata. Bajo la tutela de Ochanomizu, Atom se esfuerza por lograr la paz en una sociedad donde humanos y robots coexisten, mientras aprende a navegar por sus intrincadas complejidades.
