Astro Boy é uma série de ficção científica ambientada em um mundo futurístico, onde andróides convivem com seres humanos.
A série tem seu foco nas aventuras do personagem título, "Astro Boy" (as vezes chamado apenas "Astro"), um poderoso robô criado pelo chefe do Ministério da Ciência, Dr. Tenma, para substituir seu filho Toby, que havia falecido em um acidente automobilístico.
Dr. Tenma construiu Astro à semelhança de Toby e o tratava com tanto afeto quanto tratava o Toby verdadeiro, mas logo percebeu que aquele pequeno androide não poderia preencher o vazio da perda de seu filho, principalmente porque Astro não podia crescer ou expressar a estética humana.
Tenma rejeitou Astro e acabou vendendo-o para um dono de circo cruel chamado Hamegg. Algum tempo depois o Professor Ochanomizu, o novo chefe do Ministério da Ciência, viu uma apresentação de Astro Boy no circo e convenceu Hammeg a entregar-lhe Astro. Então, ele o levou e passou a tratá-lo de maneira gentil e afetuosa, tornando-se seu tutor legal. Logo ele percebeu que Astro era dotado de poderes e habilidades superiores e também da capacidade de expressar emoções humanas. Astro então começa a combater crimes, o mal e a injustiça. A maior parte de seus inimigos são robôs que odeiam humanos, robôs raivosos ou aliens invasores