Atom è un ragazzo robot dotato di poteri sovrumani e di un sistema di intelligenza artificiale senza pari tra i robot. Il suo creatore, il dottor Tenma, lo ha costruito per sostituire il figlio scomparso, Tobio. Poco dopo la creazione di Atom, il dottor Tenma distrugge il suo laboratorio e disattiva Atom. In seguito, il dottor Ochanomizu, capo del Ministero della Scienza, riattiva Atom e cerca di offrirgli una vita normale come studente di sesta elementare, mentre allo stesso tempo aiuta la polizia a fermare robot ribelli e umani pieni di pregiudizi che causano danni. Atom affronta un razzismo estremo per il fatto di essere un robot e deve scoprire la verità sul suo creatore, il dottor Tenma.