未来の世界では、息子を亡くした天才科学者ティアンマ博士（声：ニコラス・ケイジ）が、息子の代わりとしてロボット「鉄腕アトム」（声：フレディ・ハイモア）を作った。 。ただし、アトムは医師の息子の感情と記憶を持っており、高度な処置により常に彼の感情が改善され、思いやりが生まれます。しかし、医師は我が子を失った悲しみをまだ受け入れられず、鉄腕アトムを人間ではないと思って適切な治療ができず、見捨ててしまった。鉄腕アトムはホームレスのストリートチルドレンに成り下がり、各地の軍から指名手配され、最終的に捕らえられた。軍は天馬博士に鉄腕アトムのエネルギーを奪い、軍用ロボットのエネルギー装置に変えるよう依頼した。最後の瞬間、ティアンマ博士が突然目覚め、アトムの脱出を助けました。軍の追撃と迎撃を前に、鉄腕アトムは抵抗に立ち上がるが、やがて衝撃的な戦いが勃発しようとしていた。旅を続ける過程でアトムも徐々に成長し、機械と人間を融合させるという自らの設計を受け入れ、全人類の生死に関わる重責を担った。