De stad Metrocity gebruikt voor bijna alle dagelijkse taken robots. De meeste zijn ontworpen door de briljante wetenschapper Tenma. Wanneer zijn zoon Toby doodgaat, besluit hij ook een robot te maken die precies op het jongetje lijkt en zelfs zijn herinneringen krijgt. Als hart gebruikt Dr Tenma een krachtige blauwe energie, die hem bovendien superkrachten geeft. Maar is hij nou een mens of een robot? Hij gaat op zoek naar een plek waar hij thuis hoort en maakt nieuwe vrienden. Zijn nieuwe vrienden geven hem de naam Astro. Ondertussen wil de president van Metro City Astro’s blauwe energie hebben en laat een gevaarlijke robot los die de hele stad bedreigt. Astro schiet te hulp en ontdekt wat hij echt wil zijn: een held!