手塚治虫の大ヒット作『鉄腕アトム』を、ハリウッドの豪華スターを声優に迎えて映画化したフルCGアニメーション。監督は「マウス・タウン ロディとリタの大冒険」のデヴィッド・バワーズ。ロボットが全ての世話をしてくれる空中都市メトロシティ。ある日、科学省長官テンマ博士の息子トビーは不慮の事故で命を落とす。悲しみに暮れるテンマ博士は、息子の姿と記憶を宿したロボットを製作する。しかし、所詮はロボット。息子の代わりにはならないと実感したテンマ博士は、トビーを追い出してしまう。荒廃した地上に降りてきたトビーは、人間たちと出会い、自ら“アトム”と名乗り、ロボットであることを隠して彼らと暮らし始めるが…。