ที่กระทรวงวิทยาศาสตร์ ศาสตราจารย์โอชาโนมิซึผู้เปี่ยมด้วยความมุ่งมั่นและเพื่อนร่วมงานของเขาพยายามอย่างเต็มที่เพื่อฟื้นฟูอะตอม ซึ่งเป็นหุ่นยนต์ตัวแรกที่มีหัวใจเหมือนมนุษย์ อะตอมคือผลงานชิ้นเอกของศาสตราจารย์อุมาทาโร่ เท็นมะ ผู้ลึกลับ ซึ่งสร้างหุ่นยนต์ขึ้นมาเพื่อทดแทนโทบิโอะ ลูกชายของเขาที่เสียชีวิตไป อย่างไรก็ตาม ในขณะที่เทนมะปิดผลงานของเขาลงอย่างไม่สามารถอธิบายได้และหายตัวไป โอชาโนมิซึปฏิเสธที่จะปล่อยให้ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ครั้งสำคัญนี้สูญเปล่า
แม้ว่าจะมีรูปร่างหน้าตาเหมือนเด็กอายุเก้าขวบ แต่อะตอมไม่เพียงแต่มีพละกำลังและสติปัญญาที่เหลือเชื่อเท่านั้น แต่ยังมีจิตสำนึกและความเมตตากรุณาที่น่าทึ่งไม่แพ้มนุษย์อีกด้วย น่าเศร้าที่เด็กหนุ่มกลก็ต้องเผชิญกับการปฏิเสธในไม่ช้าและได้เรียนรู้ว่าไม่ใช่ทุกคนที่จะต้อนรับได้ดีเท่ากับโอชาโนมิซึ แม้ว่าหุ่นยนต์จะกลายมาเป็นส่วนหนึ่งในสังคมแล้วก็ตาม แต่หุ่นยนต์ก็ได้รับการยอมรับว่าเป็นเพียงเครื่องมือเท่านั้น และยังถูกมองว่าเป็นภัยคุกคามต่ออาณาจักรของมนุษยชาติอีกด้วย
อะตอมใฝ่ฝันถึงโลกที่ผู้คนและหุ่นยนต์สามารถเจริญรุ่งเรืองร่วมกันได้ เขาจึงอุทิศชีวิตเพื่อปกป้องชีวิตของทั้งคู่และสร้างแรงบันดาลใจให้พวกเขาสร้างสายสัมพันธ์ที่แท้จริง
