因意外痛失爱子的天才科学家天马博士悲痛欲绝,萌生了复制爱子的想法并成功创造了机器人阿童木,他和人类一样拥有喜怒哀乐,而且还有博士儿子残余的情感与记忆。但阿童木却无法令抑郁的博士重展欢颜,博士狠心决定将他遗弃。
遭受遗弃的阿童木备受伤害,一个意外的场合让他意识到自己原来是一个有异于常人的机器人。孤身一人无处藏身的阿童木只能隐瞒身份加入了一群童党,此后的阿童木历经艰险。
勇敢的阿童木在经历了一系列磨难曲折后终于找到了自我,也接受了自己是机械与人类力量相结合的机器人的事实,最终决定肩负起拯救人类的重任。