Astro es un niño robótico que posee poderes sobrehumanos y un sistema de inteligencia artificial que no tiene parangón con ningún robot. Su creador, el Dr. Tenma, lo creó para sustituir a su difunto hijo, Tovio. El Dr. Tenma no tarda en destruir su laboratorio, después de la creación de Astro, y lo apaga. Poco después, el Dr. O'Shay, jefe del Ministerio de Ciencia, revive a Astro y trata de darle una vida normal como estudiante de sexto curso que ayuda a la agencia de policía a evitar que los robots renegados y los humanos intolerantes causen daño. Astro se enfrenta a un racismo extremo por ser un robot, y debe descubrir la verdad sobre su creador, el Dr. Tenma.