В мире будущего ученый Тенма создает робота-ребенка по имени Тоби, чтобы заполнить пустоту, оставшуюся после гибели его собственного сына. Однако Тоби принимается за мусор и отправляется на свалку роботов. Там он встречает профессора Элройа и присоединяется к его бунтарской группе, которая добывает запасы редкого материала корпорации «Паравозик». Во время одного из вылазок Тоби погибает, но его тело находит Тенма и, используя свои знания, он превращает его в Астробоя — суперсильного робота-героя. Астробой встает на защиту своего города, сталкиваясь с другими роботами и помогая людям. В конечном итоге он должен обнаружить смысл своего существования и найти место, где он действительно принадлежит.