L'any 1969, Kenji i el seu grup d'amics de l'escola van escriure el Llibre de les Profecies, una mena de joc en el qual explicaven com una organització maligna destruïa el món i obligava un grup de nou herois a salvar la humanitat. Anys després, el 1997, Kenji ha de deixar la seva vida de músic de rock per atendre el negoci familiar i ajudar la seva mare. Tot canvia quan en una reunió d'exalumnes li parlen d'una estranya secta religiosa...

L'any 2022 els habitants de l'arxipèlag nipó es reuneixen per presenciar un esdeveniment astronòmic. Es tracta del cometa SH3-Arville, que solca el cel una vegada cada 27 anys d'una manera molt semblant a l'estel Halley, que ens visita cada 80 anys. L'any 2049, el cometa torna a aparèixer a la volta celeste. Yūma Sawatari, un jove de 10 anys obsessionat amb l'espai, els robots i la intel·ligència artificial, topa de cara amb Alba de Febrer, una entitat de l'espai exterior atrapada fa temps a la Terra amb la seva nau. Sense pensar-ho dues vegades, el noi demana ajuda als seus amics més propers i tots tres junts es disposen a complir una promesa: portar a l'extraterrestre al seu planeta natal costi el que costi.

"Astro Boy" és l'adaptació cinematogràfica d'un còmic del prestigiós Osamu Tezuka que va donar origen a una popular sèrie de televisió japonesa dels 60. El seu protagonista és un jove robot amb increïbles poders que ha estat creat per un brillant científic per reemplaçar al fill que va perdre. Sentint-se incapaç de satisfer les expectatives que l'home ha dipositat en ell, s'embarcarà en un viatge a la recerca d'acceptació, experimentarà la traïció i descobrirà un món de robots gladiadors.