В Министерстве науки профессор Очаномидзу и его коллеги стремятся возродить Атом — первого робота с человеческим сердцем. Atom - это шедевр загадочного профессора Уматаро Тенмы, который создал андроида, чтобы заменить своего умершего сына Тобио. Однако, в то время как Тенма по необъяснимой причине закрыл свое детище и исчез, Очаномидзу отказывается допустить, чтобы такой крупный научный прорыв пропал даром.
Несмотря на то, что Атом выглядит как девятилетний мальчик, он не только обладает невероятной силой и интеллектом, но и наделен удивительной совестью и состраданием, которые не уступают человеческим. К сожалению, механический мальчик вскоре сталкивается с неприятием и узнает, что не все такие приветливые, как Очаномидзу. Хотя автоматы интегрировались в общество, они воспринимаются только как инструменты и даже рассматриваются как надвигающаяся угроза господству человечества.
Мечтая о мире, в котором люди и роботы могли бы процветать вместе, Атом посвящает свое существование защите жизней обоих и вдохновляет их на создание подлинных связей.