ที่กระทรวงวิทยาศาสตร์ ศาสตราจารย์โอชาโนมิซึผู้กระตือรือร้นและเพื่อนร่วมงานของเขาพยายามทำให้อะตอมกลับมาทำงานอีกครั้ง ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ตัวแรกที่มีหัวใจเหมือนมนุษย์ อะตอมเป็นผลงานชิ้นเอกของศาสตราจารย์อุมาทาโร่ เท็นมะผู้ลึกลับ ซึ่งสร้างหุ่นยนต์ขึ้นมาเพื่อแทนที่โทบิโอะ ลูกชายของเขาที่เสียชีวิตไปแล้ว อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เท็นมะปิดการทำงานของสมองของเขาอย่างไม่สามารถอธิบายได้และหายตัวไป โอชาโนมิซึปฏิเสธที่จะปล่อยให้ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ครั้งสำคัญนี้สูญเปล่าไป
แม้ว่าจะมีรูปร่างหน้าตาเหมือนเด็กอายุเก้าขวบ แต่อะตอมไม่เพียงแต่มีพละกำลังและสติปัญญาที่เหลือเชื่อเท่านั้น แต่เขายังได้รับพรด้วยจิตสำนึกและความเมตตาอันน่าทึ่งที่เทียบได้กับมนุษย์ น่าเศร้าที่ในไม่ช้าเด็กหุ่นยนต์ก็ต้องเผชิญกับการปฏิเสธและเรียนรู้ว่าไม่ใช่ทุกคนที่จะต้อนรับได้ดีเท่าโอชาโนมิซึ แม้ว่าหุ่นยนต์จะเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของสังคมแล้ว แต่หุ่นยนต์ก็ได้รับการยอมรับในฐานะเครื่องมือเท่านั้น และถูกมองว่าเป็นภัยคุกคามต่ออาณาจักรของมนุษยชาติในอนาคต
อะตอมฝันถึงโลกที่มนุษย์และหุ่นยนต์สามารถเจริญรุ่งเรืองร่วมกันได้ เขาอุทิศชีวิตเพื่อปกป้องชีวิตของทั้งคู่และสร้างแรงบันดาลใจให้พวกเขาสร้างสายสัมพันธ์ที่แท้จริง
