Após um acidente de carro tirar a vida de seu filho Tobio, Dr. Umatarou Tenma, chefe do Ministério da Ciência, orienta sua equipe a construir Atom, um robô modelado a partir do menino falecido. Possuindo força superior e intelecto aliados a uma inocência juvenil, Atom é rejeitado por Tenma quando ele percebe que o androide não pode envelhecer. Descartando a máquina como uma mera ferramenta, Tenma a vende para um circo onde os artistas são tratados como descartáveis. Apesar desse tratamento severo, Atom permanece compassivo tanto com humanos quanto com robôs, arriscando constantemente sua segurança para proteger os outros. Sua sorte muda quando Dr. Ochanomizu, um defensor contra o mau tratamento de robôs, o resgata. Sob a mentoria de Ochanomizu, Atom se esforça pela paz em uma sociedade onde humanos e robôs coexistem, enquanto aprende a navegar por suas complexidades intrincadas.
