Der kleine, jungenähnliche Roboter Astro Boy, der in der Lage ist echte Emotionen zu empfinden, wird von seinem Schöpfer aus Metro City, einer über der Erde schwebenden Insel, auf die Erdoberfläche vertrieben, die mittlerweile zu einem riesigen Müllhaufen verkommen ist. Dort macht er Bekanntschaft mit einer Gang von Kids, die für einen skrupellosen Wissenschaftler Ersatzteile heranschaffen. Die benutzt er, um Roboter für grausame Gladiatorenkämpfe zusammenzuschrauben.
Regisseur und Koautor David Bowers (Koregie bei "Flutsch und weg") bringt die bekannte Animeserie aus den Sechzigerjahren als CGI-Abenteur auf die große Leinwand. Unverkennbar sind dabei die Anlehnungen an Vorbilder wie "Pinocchio", "Wall-E", "Der Gigant aus dem All" und "A.I. - Künstliche Intelligenz". Trotzdem findet der Film seine eigene sympathische Geschichte, die die kleinen Zuschauer nicht nur emotional, sondern auch durch energiegeladenen Actioneinlagen zu fesseln weiß.