История переносит нас в мир, где границы между человеком и машиной стираются. Год — 2003-й, и Тобио, сын учёного Уматаро Тэнмы, погибает в тяжёлой автокатастрофе. В память о сыне талантливый innovатор создаёт удивительного робота по имени Атом, который должен стать заменой мальчика. Однако вскоре он понимает, что творение не может заменить живого ребёнка, и продаёт Атома Хэму Эггу. Со временем робот оказывается под опекой доктора Очаномизу, человека, которому не чуждо будущее машин, и который берётся наставлять Атома, а также конструирует для него робота-сестру Уран. Сериал рассказывает об их приключениях в ярком, чудесном мире будущего, где наука и мечты сталкиваются лицом к лицу, а Атом учится находить своё место в обществе, полном загадок, доброты и порой опасных испытаний.
