Sagan gerist í framtíðarborginni Metro City. Myndin fjallar um ungt vélmenni með ótrúlega ofurkrafta sem búið var til af snjöllum vísindamanni. Vélmennið er eftirmynd látins sonar vísindamannsins. Astro Boy tekst ekki að standa undir væntingum skapara síns og fer því að heiman í leit að viðurkenningu. Á leið sinni upplifir hann svik og lendir m.a. í vélmenna skylmingaþrælum, áður en hann snýr aftur til að bjarga Metro City og endurnýja kynni sín við föður sinn, sem hafnaði honum.