В городе будущего Метрополисе научно-технический прогресс достиг невиданных высот: роботы здесь — привычное дело. Один из создателей роботов-помощников доктор Тэнма воспитывает сына Тоби — маленького вундеркинда и очень любопытного и любознательного ребенка. При проведении научных испытаний непоседа оказывается не в том месте и не в то время, в результате чего погибает. Обезумевший от горя родитель решает создать робота-ребенка, и так на свет появляется Астробой. Узнав правду своего «рождения», маленький киборг решает покинуть родной город, отправляясь навстречу приключениям.