Toby leeft met zijn vader, een briljant wetenschapper, en zijn trouwe robotbediende in Metro City. Die stad zweeft als een ruimteschip boven de vuilnisbelt die de aarde is geworden. Op aarde leven zwervers, robots en weeskinderen tussen puin, ruïnes en vervallen sportarena's. Op een dag sluipt de ongehoorzame Toby het laboratorium van zijn vader in, waar net een gevaarlijk experiment plaatsvindt. Het experiment gaat helemaal fout en Toby kan niet op tijd vluchten. Het einde van Toby? Of het begin van Astro Boy?!!