Начало 21 века. В автомобильной катастрофе трагически погибает Тобио - сын инженера-робототехника доктора Тэнма. Безутешный отец создаёт робота - точную копию своего сына. Его новое создание одарено человеческими эмоциями и может выполнять множество механических чудес: умеет лететь, говорит на разных языках, имеет суперслух, суперзрение и огромную физическую силу. Но несмотря на его технические способности, новорожденный и неуклюжий робот - не реальный мальчик. Он не может заменить погибшего сына, и разочарованный доктор продаёт робота в цирк, где тот получает имя Астробой. Против безжалостной цирковой эксплуатации Астробоя выступает противник рабства роботов доктор Отаномудзу. Под его руководством у Астробоя начинаются приключения, в которых он борется со всем, что угрожает человечеству.