科学家茶水博士制造出有人类思维的机械人"阿童木"，但却令巨型机械怪物"捷昂虫"失控，混乱间阿童木使出惊人力量，制服了捷昂虫，并吸引了它体内的多余能量，助这世界逃过一劫。到此，阿童木正式诞生。

阿童木对人类的球类运动甚好奇，天马博士看在眼内，马上以卑劣手段设下一个"机械冲击球"陷阱。阿童木被引进球场后，天马以观众作人质要胁他挑战球王夏利，经一轮紧张得令人透不过气的竞逐后，阿童木不单以技术取胜，还救了被操控的夏利。天马博士行动虽失败，但仍矢志要令阿童木成为最强的机械人。

火星第二号卫星"戴模斯"发生机械人不听指挥的事件，茶水博士奉召往查究，阿童木凭无比的好奇心偷偷跟随。到达"戴模斯"后，怪事接连发生，最后发觉原来一名异星人被困在地核中，阿童木以超凡的力量救他脱险。异星人留下祝福人类与机械和平共存的讯息后，返回自己的星球。

阿童木认识了隐身机械人电光，及后发觉他被主人臭鼬鼠利用作盗窃机器，加以劝戒，但电光只觉是天经地义之事。臭鼬鼠利用完电光后欲置他于死地，阿童木临危不乱，将友情化为无比力量，找出电光的位置，为他拆除了身上的炸弹，并助"大都会"逃过一劫。

痛恨机械人的青年加田里搅乱了"机械人"农场的控制系统，令农场乱成一团。经营者美美求救于阿童木，但加田里太狡猾，竟破坏水霸，图以洪水淹没农场，幸好在农场工作的一众机械人死守家园，成功疏导了洪水，挽救了农场，并藉此事证明了机械人和人类一样有"心灵"。

天马博士再制造出一部力量超强的机械人阿多拉斯，以作阿童木的竞争对手。阿多拉斯四出伤害人类，阿童木力劝他改邪归正，但反而成为他的攻击目标。这次阿多拉斯再作恶，破坏了其肉身之父的产业，阿童木力阻不果，最后得天马博士的提醒，使出强大武器，打退了阿多拉斯……