由于痛失爱儿，天才科学家天马博士创造了机械人阿童木作为儿子的替身，并将人类最好的特性与价值观编进他的程序之中。阿童木不 仅拥有情绪变化和同情心，更兼有博士儿子之残余情感与记忆。无奈他却不能令抑郁的博士重展欢颜，博士亦不懂珍惜自己这独一无二的发明，机械儿子的超能力对他来说毫无意义。阿童木一直将博士当作父亲，最后不但被对方拋弃，更发现自己原来并非人类，备受双重打击。 阿童木顿时变成了无家可归的孤儿，对自己的身份充满困惑。哪里才是他的家？这正是故事的主题，亦是命运给予阿童木的挑战。 像其它被人遗弃的野孩子，阿童木只想找个地方融入栖身。他一直抗拒自己的真正身份，并假扮人类混进一群童党之中。他将其首领哈 马当作父亲，不料哈马却竟揭穿他的机械人身份，更欲将阿童木变成害人的机械战士。 阿童木被奉行军法管治的史东总统拘捕，令他万念俱灰。天马博士被召来取走阿童木的能源。心地善良的阿童木表示原谅父亲的所作所为时，博士突然被对方所感动，悟到自己一直所犯的过错。两父子和好如初，博士更协助阿童木逃走。 在最后一场惊世大战中，各方人物风云际会。阿童木在历险过程中逐渐成长，亦接受了自己这独一无二的机械与人类的结合。他将要负起牵系全人类生死存亡的重任。