Astro Boy é uma série de ficção científica ambientada em 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 Tobio, que havia falecido em um acidente automobilístico. Dr. Tenma construiu Astro à semelhança de Tobio e o tratava com tanto afeto quanto tratava o Tobio verdadeiro, mas logo percebeu que aquele pequeno andróide não poderia preencher o vazio da perda de seu filho, principalmente porque Astro não podia crescer ou expressar a estética humana (em uma parte do mangá, Astro aparece preferindo as formas mecânicas dos cubos aos invés da formas orgânicas das flores). Na edição original de 1960, 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 representação de Astro Boy no circo e convenceu Hammeg a entregar Astro para ele. Então ele levou Astro e passou a tratá-lo de maneira gentil e afetuosa, tornado-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. Quase todas as histórias incluíam um batalha de Astro contra outros robôs.
