Après qu'un accident de voiture a coûté la vie à son fils Tobio, le docteur Umatarou Tenma, chef du Ministère des Sciences, ordonne à son équipe de construire Atom, un robot conçu à l'image de l'enfant décédé. Doté d'une force et d'une intelligence supérieures ainsi que d'une innocence juvénile, Atom est rejeté par Tenma lorsqu'il réalise que l'androïde ne peut pas vieillir. Considérant la machine comme un simple outil, Tenma le vend à un cirque où les artistes sont traités comme des biens jetables. Malgré ce traitement dur, Atom reste compatissant envers les humains et les robots, risquant constamment sa sécurité pour protéger les autres. Sa fortune change quand Ochanomizu, qui lutte contre la maltraitance des robots, le sauve. Sous le mentorat d'Ochanomizu, Atom s'efforce d'atteindre la paix dans une société où humains et robots coexistent, tout en apprenant à naviguer dans ses complexités.
