Drengen Tobio bliver dræbt i en trafikulykke, og hans far, videnskabsmanden dr. Tenma, konstruerer en kopi: en menneskelignende robot-dreng, der, som den første robot i verden, har et rigtig hjerte og kan tænke og føle. Robottens ""fødselsdag"" er 7. april 2003. Da dr. Tenma indser, at den ikke kan erstatte hans søn, sælger han robotten. Den bliver reddet fra et robot-cirkus af professor Mizu, der giver ""Tobio"" sit nyt navn: Astro. Astro går i skole som andre drenge, men hans superkræfter og flyveevner får ham alligevel blandet ind i det ene eventyr efter det andet.