Astro Boy est une série de science-fiction se déroulant dans un monde futuriste dans lequel les robots coexistent avec les humains. Elle est basée sur les aventures d'Astro Boy (souvent et simplement nommé « Astro »), un puissant robot créé par le chef du Ministère de la Science, Docteur Tenma (alias 'Dr. Astor Boyton II' dans la version anglaise des années 1960) pour remplacer son fils Tobio ('Thomas' dans la version française des années 1960 ; 'Toby' dans la version anglaise des années 1980 et dans le film de 2009), mort dans un accident de voiture (qui a fugué dans l'anime de 2003 ; évaporé dans le film de 2009). Dr Tenma construit Astro à l'image de Tobio et l'élève par amour comme il l'aurait fait avec son véritable fils Tobio. Mais il réalise bientôt que le robot ne peut combler le vide qu'a laissé son fils, car Astro ne pouvait ni exprimer les traits de caractère d'un humain, ni vieillir comme le fait tout humain. Dans l'édition originale de 1960, Tenma rejette Astro et le vend à un cruel directeur de cirque, Hamegg.
Plus tard, on s'aperçoit qu'Astro a été doté de pouvoirs hors du commun et d'une capacité exceptionnelle à se battre. Astro combat le mal, le crime et l'injustice. La plupart de ses ennemis sont des robots qui haïssent les humains, qui sont devenus fous, ou des envahisseurs extraterrestres. Presque tous les épisodes impliquaient Astro dans un combat avec d'autres robots.
