Atom: Sứ Mệnh Khởi Đầu kể về một tương lai gần của Nhật Bản đang phải đối mặt với một thảm họa lớn bí ẩn. Sau năm năm, quá trình tái thiết đã diễn ra suôn sẻ và hai nhà nghiên cứu trẻ tại một trường đại học đã tập trung vào việc phát triển robot. Câu chuyện sẽ dần hé lộ về người anh hùng Astro Boy và sứ mệnh vĩnh cửu của anh ta trong bối cảnh mới này.