「目覚めるのじゃ! 世界最高のロボットよ!」お茶の水博士の声が科学省の一室でこだました。メトロシティ中のエネルギーを取り込み、まばゆい光の中でついにアトムが誕生する。世界最高のロボットがどんなに優れたものかとみな注目するが、アトムの心は生まれたばかりの子供と同じで、無邪気に暴れまわってはまわりの人々を困らせてばかり。そんな時事件がおこる。シティのエネルギーを供給しているジオワームが暴走を始めたのだ。ジオワームは放電を繰り返しつつ町の人々を恐怖に陥れていく。このままでは大変なことに!その時、小さな影がジオワームを横切った。アトムだった。アトムは小さな体で巨大なジオワームを持ち上げた。湧き上がる歓声。その中でアトムはジオワームの声を聞く。「お腹がいっぱいで苦しいんだ…」ジオワームはバランスを崩してエネルギーを取り込みすぎたのだった。アトムは過多になったジオワームのエネルギーを自分の体に受け入れる。

ロボット同士の競技、ロボットボールの選手ハーレーはフェアプレーで知られる人気選手だった。ところがそのハーレーとハーレー率いるオメガ・ナイツのメンバーが突然ルールを無視した凶暴な選手に変貌する。実は彼らは天馬博士に操られていたのだった。天馬の目的は、ロボット同士の醜い争いを観客に見せることだった。反則だらけのひどい戦いをする選手達。目をそむける観客。ハーレーはアトムに向かって戦いを要求する。町で知り合いアトムの友達になったハーレーファンの少年、真一は言う。「アトム、フェアプレーで戦って!」と。アトムは反則を繰り返す選手達に対して1人フェアプレイで競技を進め、ついに勝利を勝ち取る。しかし選手達はなおも暴れ回り、観客達にまで危害を加えようとする。アリーナに閉じ込められた観客達はパニック状態に…。その時アトムはハーレー達がサングラスで操られている事を知る。サングラスを奪うアトム。とたんにハーレー達は正気に戻る。

惑星ダイモスの採掘ロボットたちが突然人間の命令に逆らった行動を始めた。知らせを聞いてお茶の水博士はダイモスに向かう。留守を命じられたアトムだったが、こっそり宇宙船に忍び込み、一緒にダイモスに行く事に…。ダイモスは勝手に穴を掘りつづける採掘ロボットのために混乱に陥っていた。アトムは危険に晒された人間を救うが、その時にあることに気付く。採掘ロボットたちは穴を掘りつづけながらも、危険に晒された人間を救おうとしていたのだ。「採掘ロボットは壊れたんじゃない、なにかわけがあってあんな行動に出たんだ…」と思うアトム。しかし安全保障隊長のアーチャーは、人間に逆らったロボット達を故障したと思いこみ破壊しようとする。必死でロボットたちが反乱を起こした理由を探すアトム。そしてアトムは地中奥深くに眠っているある命の存在に気付く。ロボットたちはそれを救おうとしていたのだ。そしてアトムは地中に閉じ込められたその命を救う。

学校に行き始めたアトムに友達が出来る。ケンイチ、タマオ、シブガキ、そしてひょんな事から親しくなった、姿を消せる不思議なロボット、電光だ。五人は帆船遊びを通じて友情を深めていくのだった。ところが電光は悪党スカンクに操られている泥棒だったのだ。それに気付いたアトム達は電光の悪事を止めようとする。しかし電光は「これが成功したら学校に行かせてやる」と言うスカンクの言葉を信じ、秘宝ソロモンの冠を盗んでしまうのであった。警察に追われる電光、そしてスカンクは警察に目をつけられた電光を証拠隠滅のために爆破しようとする。爆弾を体に抱えたまま行き場を失い追いつめられていく電光。このまま爆発してしまうのか? その時、電光の目にアトム達と遊んだ帆船のマークが飛び込んでくる。電光を探すためにアトム達が時計台に掲げたのだった。それに向かって行く電光に気付くアトム。爆発まで時間がない。アトムは電光を腕に抱いて空高く飛び出した。

虹の谷という場所に農園があった。天候の不安定なその地は、トリネコ博士の作った環境制御タワーに守られ、ベジタというロボット達がせっせと巨大野菜を作っていた。そこに加田里と言う青年が現れる。トリネコ博士の娘ミミはしだいに彼を兄のように慕うようになるが、実は加田里はロボット嫌いで、ロボットの評判を落とすためにこの土地にやってきたのだった。タワーを乗っ取り、虹の谷の地殻を変動させ地震を起こす加田里。巨大野菜は次々と枝から落ち、トリネコ博士に傷を負わせる。そして地震はしだいに虹の谷の周辺にまでおよび、ダムの決壊を誘発する。逃げ出した人々を前に、「すべてロボットの仕業だ!」という加田里。人々もその言葉を信じようとするが、そのころミミに助けを求められてこの地に来ていたアトムとベジタたちは虹の谷に残って農園を守ろうとしていた。そして体を張ってダムの決壊を止める。その姿を見た群集たちは加田里の嘘に気付くのであった。

徳川財閥の総師、徳川は、天馬博士に死んだ息子ダイチを再現したロボットを造るように依頼する。徳川はそのロボットに自分の地位を継がせるつもりだったのだ。しかし父や人間を憎む記憶を持って再生されたダイチは、アトラスと名前を変えて人間を襲っていく。人間を襲うロボットの出現に人々は恐怖する。アトムは人を襲わないようにとアトラスを説得しようとするが無駄だった。そしてダイチは後継者を決める席で、自分こそがアトラスだと名乗り、徳川本社ビルを破壊していく。なにがダイチにそうさせるのか。その心は誰にもわからなかった。そしてついにアトムはアトラスと対決する事に・・・。自分より優れたアトラスの前に苦戦するアトム。そのとき、2人の戦いを見つめる1人の人間に気付くアトム。その人は天馬博士だった。そして、アトラスとの戦いの中で、アトムの中でトビオだった過去の記憶が蘇ってくる。その時、思いも寄らぬ力がアトムに働き、アトラスを撃ち落した。

アトムの記憶が蘇ったことを知ったお茶の水博士は、全ての秘密をアトムに打ち明ける。それはアトムの生みの親が天馬博士で、アトムは天馬博士の息子トビオの代わりに作られ、捨てられたという事だった。その頃アトムに敗れたアトラスは、天馬博士の手によってさらにパワーアップして再生された。アトラスは徳川財閥の宇宙港を破壊するために月へ向かっていく。アトラスの暴走を止めるために月へ向かうアトム。徳川も自分が作らせてしまったアトラスという化け物を自分の手で葬ろうとし、月へ向かう。月で対決する徳川とアトラス、そしてアトム。そのときアトラスの目に美しい月の姿が見えた。アトラスの心に「一緒に月へ行こう」と語った優しかった頃の父親の姿が蘇ってくる。アトラスの心は本当は父親の愛を求めていたのだった。そしてアトラスは自らが犠牲になり、父を救う。

史上初の完全ロボット型列車、「ネオンライツ」に、ドクターカトウが爆弾を仕掛ける。大勢の乗客が乗る中、時速700kmを割った時爆発するというのだ。行く手にはエネルギープラント、ジオワームがあり、このままでは大惨事が起きてしまう。乗り合わせたアトムは乗客を救うために必死で爆弾を探すが、最新式のスキャンでも爆弾はみつからなかった。爆弾の存在を知った乗客はパニック状態に陥り騒ぎ出すが、ネオンライツは乗客をなだめようとあらゆる手を尽くす。それによって落ち着いた乗客たちはアトムの活躍で別の列車に移され危機を脱する。ネオンライツは「一日だけだったけどぼくは君と知り合えて幸せだった」と呟き、自分一人だけ犠牲になろうとする。しかしアトムは最後まで爆弾を探し、ついにスキャナーの中にある爆弾を発見する。爆弾を手に通気口から飛び立つアトム。そして爆弾を上空で爆発させる。ネオンライツも乗客たちも無事だった。

山の奥深く、壊れたロボットが積み上げられた谷があった。ロボットの回収業者を装った人間が本来なら再生されるはずのロボットを不法投棄していたのだ。その中から一体のロボットが立ち上がった。ロボットは欠けた部品を補うように、捨てられた様々な部品を体につけた。その姿はまるでフランケンシュタインだ。ロボットは意味不明の言葉を叫びつつ町に向かって行く。警官隊やロボット隊の攻撃を受けたロボットだったが、ひそかに地中から脱出する。そしてロボットが向かったのは、アトムと同じ学校にいるタクという少年のところだった。ロボットはタクの所にいたロボットで、仲良しのタクを求め、彼を呼びながら彷徨っていたのだった。一方タクも回収業者に引き取られたはずのアルを探していたが、変わり果てた姿にそれがアルと気付かず逃げ出す。そして車の前に飛び出してしまう。アルは身を挺してタクを救った。その時初めて、タクはアルに気付く。

海から謎の物体が引き上げられる。お茶の水博士が調べてみると、それは20年前に、使われることなく海底に廃棄された金星ロボットだった。アトムは、自分たちが何のために作られたかを忘れてしまった金星ロボットが、海底で町を作り、使命を与えてくれるキャプテンを待っていることを知るのだった。しかし、もう一人、金星ロボットの存在を知った人がいた。天馬博士だ。彼は自らキャプテンと名乗り、金星ロボットを操って、彼らの持つ冷却装置で、メトロシティを凍らせようとする。キャプテンと名乗る天馬の言葉に従ってメトロシティに向かう金星ロボット達はそれが幸福のためと信じていた。アトムとお茶の水は金星ロボット達に「君達はだまされているんだ!」と止めようとするが、ついに一体の冷却装置のスイッチが入れられた。危険に晒される人々、アトムは自分の身を省みず、みんなを救おうとする。その姿を見た時、金星ロボットたちの心に何かが芽生えた。

ベラノッテの町を訪れたアトムとお茶の水博士はロボットサーカスを見る。その時アトムはロボットの中に1人、人間の少年がいる事に気付く。その少年、リノはロボット達に育てられた捨て子だったのだ。「知られると僕はみんなと引き離される」リノにそう言われて、アトムは「誰にも言わないよ」と約束をする。ところが、ロボットを目の敵にしている町のドン、グスタフがリノの秘密を知り、ロボット達が子供をさらったと話をでっち上げ、ロボットを解体に追いつめる。団長は、ロボット工学の才能のあるリノをお茶の水博士に託し、アトムの協力で町から逃げ出すがついに追いつめられてしまう。「解体処分にされる前に最後のショーを…」と、町中でサーカスを上演するロボットたち。その素晴らしい演技は観客や警官を魅了し、グスタフの言いなりになっていたカワード市長の心をも動かした。カワード市長はグスタフの悪事をあばき、ロボット達を町で受け入れる事を告げる。

マリンパークの片隅に、ボロボロになり人々からすっかり忘れ去られているようなロボット、ジャンボがいる。そんなジャンボを幼い頃からずっとみつめて過ごしてきた少女がいた。アトムの担任、ミドリだ。ある時ジャンボが悪党の一味に改造され再始動した。目的は、牢獄に捕らえられたスカンクを脱走させることだった。スカンクが捕まった牢獄は、機械を利用した脱走を防ぐために、ガーディアンパルスという装置が置かれていたが、古いロボット、ジャンボであればその影響を受けないからだった。スカンクを連れ出すために牢獄で暴れるジャンボを止めようとするアトムと警官だったが、逆にガーディアンパルスに動きを封じ込まれてしまう。しかしミドリの機転でガーディアンパルスが解除され、なんとかスカンクの脱出を止めることができたのだった。けれども凶暴に改造されたジャンボはそのまま町に向かっていく。ミドリとアトムはジャンボに語りかけて、優しい心を思い出させようとする。

お茶の水博士はアトムに続く「心」を持ったロボットとして、アトムに妹「ウラン」を造った。妹の誕生にアトムは大喜び。動物の心を読める力を持ったウランは、鳥に教えられ、夜空を飛ぶ不気味な翼竜の存在に気付くが、アトムに話しても「夢でも見たんだろ?」と相手にしてもらえない。仕方なく一人翼竜を探しに行ったウランは、翼竜は古代生物学者ポッポトーレ博士が、ロボット反対派の加田里に騙されて造ったものだと知る。捕らえられたポッポトーレを連れて逃げようとしたウランだったが、加田里に捕まり、翼竜型ロボットの中に閉じ込められてしまうのだった。翼竜型ロボットを使ってロボットの恐ろしさをアピールし、ロボット反対運動に拍車をかけようとしていたのだった。翼竜型ロボットを止めようとしたアトムだったが、中にウランがいるために思うように攻撃できず、逆に危険に晒されてしまう。しかし、1人脱出したポッポトーレのアドバイスで翼竜型ロボットの中に入り込み、ウランを救い出し翼竜を破壊する。

ウランの体にマイクロロボが侵入する。アトムはマイクロロボを退治するために、ミニミニ博士の作ったエクスプロータンクで、体の小さな分身を作りウランの内部に入っていく。しかしミニアトムは、ウランの体を傷つけられないため、なかなか攻撃できない。そうしているうちにマイクロロボはウランの記憶を攻撃し始める。次々と壊されていくウランの記憶、このままではアトムがお兄さんである記憶も消えてしまう。それどころか、ウランの電子頭脳のみならずアトムの電子頭脳まで壊されてしまう。その時、ミニミニは抜け殻となった本体のアトムを連れ去ろうとする。 実は全てミニミニによって仕組まれたことだったのだ。学者の姿をしたミニミニは兵器ブローカーで、人工頭脳を省いたアトムの体を盗み、兵器として生産しようとしていたのだ。それを知ったミニアトムは最後の力を振り絞ってマイクロロボを倒し、ウランの体を抜け出し、元の姿に戻ってミニミニを捕まえる。

人工知能を持つロボットに反対するグループ、オーガニックス。リーダーであるケインはスカンクから受け取った知能を奪うロボット、サカボットを使って、ロボット達の人工知能を奪い始める。判断する心を失ったロボット達は、基本プログラムを繰り返すただの機械となり、町を混乱に陥れたのだった。その様子を見て「これで人間達もロボットが危険だと思うだろう」と満足のケイン、しかしそれは実はスカンクが金儲けをしようと仕組んだ事だったのだ。アトムはあちらこちらで起こっている混乱を沈めるために活躍するが、サカボットは次第に暴走をはじめ、しまいにケインの娘テフェと悪党スカンクの知能まで奪ってしまう。アトムはわざとサカボットに知能を吸わせて中に侵入し、みんなの心を取り戻そうとする。語りかけても答えない心を持たぬサカボットに心をわけるアトム。心を貰ったサカボットはついにみんなの知能を解放する。その姿をみたケインは自分のした事を悔やむのであった。

ロボットがロボットによって拉致される事件が続発する。ロボット犯罪に対応すべく結成されたロボットスクワット隊とアトムは、事件を追って人工島へ向かった。そこには巨大な地下ロボット解体工場が存在した。スカンクがロボットを操り、拉致したロボットを兵器に改造して売りさばいていたのだった。地下工場に潜入するアトムたち。実はそれはスカンクがアトムを葬るために計画した事だったのだ。スクワット隊、ロボットハンターもろとも高圧電磁シールドが張り巡らされた地下に閉じ込められるアトム。そこに、海水がなだれ込んでくる。帯電した海水に浸かったらアトム達ロボットは吹き飛んでしまう! アトムはロボットハンターを説得する。「もう君たちは自由だ。自分でやることを決めるんだ」と。敵であったはずのロボットハンターは、それを聞いてアトムやスクワット隊と共にロボット達の救出に協力する。ロボット達は力を合わせてなんとか危険を乗り切り、脱出に成功するのだった。

ロボット、プルートゥは戦うためだけに作られたロボットだった。目的は世界最強のロボットになること。そのために強いロボットに戦いを挑んでは倒していく。最終目的はアトム、全ては天馬博士がアトムの力を試す為に仕組んだ事だったのだ。戦いを望まないアトムは「なぜロボット同士が戦わなければならないの?」とプルートゥに問う。戦うことのみプログラムされたプルートゥにアトムの気持ちは通じなかったが、その言葉はプルートゥの心のどこかに戦うことへの疑問を投げかけた。疑問を持ち始めたプルートゥはアトムに会いに行こうとした時、森でウランと出会う。プルートゥはウランの歌を聴いて心になにかが芽生えた。ウランはプルートゥを恐れたが、次第にプルートゥが本当は優しい心を持っていることに気づくのであった。しかしアトムは、プルートゥがウランを傷つけたと誤解し、ついに二人は戦う事に・・・。

アトムとプルートゥの戦いを止めようとしたウランは、攻撃を受けて傷ついてしまう。ウランを抱きかかえるアトムはまったくの無防備の状態だ。しかしプルートゥはアトムに攻撃せず立ち去っていった。プルートゥに芽生え始めた感情が、とどめを刺す事をためらわせたのだ。それでも使命をまっとうしなければならないプルートゥはなおも戦いを続ける。天馬博士は戦いを避けようとするアトムを引き出すために、お茶の水博士を誘拐する。舞台はブロッケン火山。ついにアトムとプルートゥの世紀の戦いが始まった。力では勝るはずのプルートゥだったが、なかなか決着がつかない。プルートゥの心に生まれた感情が、その力を弱めていたのだった。プルートゥを作った謎の男シャドウは、ついに心を持たないロボット、ダークプルートゥを誕生させる。ダークプルートゥに追いつめられるアトム。プルートゥはアトムを救うためにダークプルートゥを道づれに火山に落ちていった。

アトムの新しい友達、達夫はロボットが大好きな少年だった。ロボットの姿に化けて自分がロボットだと空想したり、ガラクタからロボットを作ったり・・・。しかし達夫の母で優秀なテストパイロットであるエリカはそれを面白く思わない。「空想や夢は何の役にもたたない」と達夫に教える。エリカの最後のフライトの日がやってきた。これを最後に危険なテストパイロットの仕事はロボットが行うことになるのだ。しかしロケットは発射と同時に爆発する。その反動で施設は破壊され大惨事に・・・。逃げ遅れた人々を救うアトム。しかしロケットの中にはエリカがいる。達夫は母を助けようと1人ロケットに向かう。朦朧とした意識の中でエリカは昔の自分を思い出す。自分も幼い時、達夫と同じように夢や空想を描いていたのだ。夢の素晴らしさを思い起こすエリカ。今にも崩れそうな建物がエリカと達夫を飲み込もうとしていた。アトムは危機一髪で2人を抱きかかえ救出する。

アトムは人形劇を観て以来、大人にならない自分をピーターパンと重ね合わせていた。そんなある日、子供達が行方不明になる事件が起こる。その中にはアトムの友達、タマオたちも含まれていた。アトムは同じように友達を探す車椅子の少年、トミーと一緒にみんなを探しに行く。目指す先はネバーネバーランド。行方不明になった子供達はみんな人形劇の「ピーターパン」を観ていたのだ。2人は紙芝居の話と同じように、みんなネバーネバーランドに連れて行かれたのだと信じていた。2人の前に現れた飛行船の中から、アトムはタマオの助けを呼ぶ声を聞く。その中こそが、大人を嫌い、永遠の子供を作ろうとしたダーリングが作ったネバーネバーランドだったのだ。おとぎの国そのままのネバーネバーランド、その中でマインドコントロールされた子供達は、年をとらなくなる光線を浴びるために前進する。「駄目だ!それを浴びたらもう大人になれなくなる!」アトムとトミーは力を合わせてその機械を止める。そして目覚めた子供達から未来への希望を聞いたダーリングは、自分のおろかさに気づくのだった。

夕子とアトムは環境破壊調査のため、恐竜が住むという伝説の湖、ドラゴンレイクを訪れる。森林管理員のサラとともに調査にでかけ、不法投棄の証拠をつかんだ夕子だったが、実はサラこそが金儲けのために不法投棄を重ねる犯人だったのだ。それを知ったがために夕子はサラとその一味に捕らわれてしまう。一方、湖の調査に出たアトムは、行方不明になった父の意志をついで恐竜を追う青年、沼田と出会い友達になる。恐竜を求めてさまようアトムと沼田の前に現れたのは、アトムと沼田を始末しようとやってきたサラたちだった。サラの操る巨大ロボットがアトム達に迫る。夕子を人質に取られ、動きの取れないアトムだったが、その時、巨大な恐竜の姿が湖から現れる。それは沼田の父が作った潜水艦だった。思わず逃げ出したサラたちは沼田の仕掛けた網に引っかかり、一網打尽に。

アトムと仲間達の中に突然飛び込んできたマユーラ王国の姫、カーラ。マユーラ王国を乗っ取るため、姫の持つトゥーロンの徴(しるし)を奪おうとするゼドたちに追われていたところを、リノが助けて連れてきたのだ。姫である身から、自由に街を歩けないカーラ。それを知ったアトムたちは、カーラに変装をさせて街を案内する。限られた時間の中で、ひととき姫の身から開放され、生き生きと楽しそうなカーラ。リノはそんなカーラを眩しそうにみつめていた。楽しいひとときを過ごすカーラとアトムたち。しかしついにゼドたちにみつかり、リノは姫の徴(しるし)を守るためにゼドに捕まってしまう。帰国の時間が迫る中、カーラは帰国を促す一同を振り切って、アトムたちとともにリノを救いに行く。そしてアトムと仲間たちとカーラは抜群のチームワークでリノを救い出したのだっだ。そしてカーラはいつかきっと再会することを約束し、楽しい思い出を胸に飛行機に乗り込んだ。

衛星軌道を外れ、地球に向け落下しはじめた旧式の人工衛星アシューラ。アトムの活躍によって大惨事は免れたが、アシューラ救出の際に傷を負ったアトムは記憶を失い、メイプルタウンの外れにある世捨て人たちのコミューンに落下していった。そのころ宇宙ではアシューラよりさらに巨大な人工衛星ガニメテがゆっくりと地球の引力圏に軌道を変えていた。アトムを拾い、救ったのはかつて万能修理メカブーンユニットを開発し名声を得たブーンという男だった。記憶を失ったままブーンとコミューンでの生活を始めるアトム。一方、ブーンユニットが万能なあまり新製品が売れなくなる事を恐れた企業の陰謀でユニットが故障、ブーンは世間からイカサマ扱いを受け、詐欺師として逮捕されたという過去を持っていた。ブーンは脱走し心を失っていた。しかし、ガラクタの中からキラリと光る物体をアトムが見つけたことをきっかけにブーンは過去を思い出し始める。その頃、人工衛星ガニメテはどんどん地球に近づいていた。ガニメテが大気圏の突入した瞬間、光線が走り、それを見たアトムは再びフリーズし、記憶を失ってしまった。アトムの行方を必死に探すお茶の水博士は、アトムを見つけることが出来るか? またアトムの記憶は戻るのか? ガニメテの地球への衝突が迫るなか、かつてブーンユニットを開発した時の心を取り戻したブーンは、アトムの修理に立ち上がるのだった。

サッカーの試合でケンイチのチームはケンイチのゴールで優勝を勝ち取った。湧き上がる大歓声の中でアトムだけが浮かない顔。アトムはそれが反則ゴールだとわかっていたのだった。ケンイチは偶然犯してしまった反則のことをみんなに言うことができなかったのだ。アトムにそれを指摘されたケンイチはアトムが自分を責めていると誤解してしまう。そんなケンイチの前に現れたベアちゃん。ベアちゃんはケンイチの心を慰める言葉を次々と言い始める。次第にベアちゃんの言葉に惹きこまれていくケンイチ。その現象は町中に広がっていた。天から降ってきた大量のベアちゃんは「僕だけが君の友達だよ」と人々の心を魅了していく。次第に人々はベアちゃんだけを友達に、引きこもり始めるのだった。実はベアちゃんは体から発する電波で人々をマインドコントロールしているのだった。それに気がついたアトムは、学校へ来なくなっていたケンイチを訪ね、ケンイチからベアちゃんを引き離そうとする。するとそこに、巨大な化け物のようなベアちゃんが現れた! 自分のために巨大ベアちゃんと戦うアトム。それを見たケンイチの心に何かが蘇る・・・。

ジオシティの落成式に訪れたお茶の水博士とアトム。ジオシティは、地上の環境維持のため、地下に作られた理想都市だった。しかし都市の設計者セバスチャン博士は、この地下都市に欠かせない環境システムがにせものであることに気づく。このままこの町を作動させると、汚染は地下から全地球にまで及ぶ恐れがあるのだ。マニー市長は名誉のためにこの都市を作ったのだが、環境修復システムにかけるお金が惜しくなったのだった。それを知ったがためにマニー市長に監禁されたセバスチャン博士は、地球の狂気となるこの都市の機能を止めるために、植物育成剤ケミカルAを散布する。異常に発育しだす木々、それはまるで怪物のように都市を襲い始めた。逃げ惑う人々を救うアトム。しかしなおも木々は暴れまわる。それを止める方法はなかった。そんな時、アトムはジオシティの中心に立つ老木から映像をキャッチする。その映像には木々の発育を止めるヒントが隠されていたのだ。

ロボットを撲滅しようとする加田理たちの罠にはまったアトムは飛行船「ミネルヴァ」にワームホールプロジェクターを仕掛けた犯人にされてしまう。ワームホールプロジェクターとは、未完成の物質転送装置で、作動したら最後、「ミネルヴァ」は宇宙の彼方に飛ばされてしまう。中には数多くの人間、そしてお茶の水博士が・・・。加田理たちは「ミネルヴァ」を遭難させ、それを全てアトム達ロボットのせいにして、ロボット反対運動に拍車をかけようとしていたのだ。お茶の水博士や乗客を助けに行きたいアトム。しかし犯人に仕立てられたアトムはエネルギーを抜かれて拘束されていた。そこに現れる青騎士。ロボットの味方のロボット青騎士は仲間の名誉を守るために、アトムと共に「ミネルヴァ」を救おうとやってきたのだ。

子猫を探していた探偵ヒゲオヤジは、町で出会った少年、写楽に「行方不明のお母さんを探して」と依頼を受ける。手がかりは母から預かったという謎の球体のみ。だが捜査を続けるうちに、ヒゲオヤジは写楽の母を誘拐したのはスカンクだと突き止める。一方スカンクは犯行予告をする大胆な手口で、密室から宝を盗み出す犯罪を続けていた。その捜査に借り出されたアトムは、そこでスカンクを追うヒゲオヤジと出会い、なぜかその助手を務めることになる。ロボット嫌いのヒゲオヤジとロボットアトムのコンビは、試行錯誤を繰り返しつつ、次第に真相に近づいていく。密室犯罪だと思われたのは、磁気を作った組みたて自由の特殊なロボット、ガデムを使っての犯行だったのだ。そしてガデムの仕組みを発見したのが写楽の母親だった。アトムとヒゲオヤジは写楽の母親を助けるため、スカンクを捕まえるために、スカンク操る磁気ロボットガデムと対決する。

ロボット達だけで運営されている宇宙プラントハイドラでは、優れた技術と能力で、次々と良質のエネルギーを製造していた。プラントの見学に来ていた「ガゼット技術開発」の社長ガゼットたちは、その技術をハッキングによって盗もうと計画し、プラントのコンピューターを操作する。ところがそれが思わぬ事態を起こしてしまうのだった。制御不能に陥ったコンピューター、あらゆる機械が爆発を始める。驚いたガゼットたちはその原因をロボットたちのせいにするために、緊急破壊システムを作動しプラントから逃げ出した。ロボットたちは10分後に爆発するプラントに閉じ込められてしまったのだ。知らせを聞いてレスキュー隊を送ろうとするお茶の水博士、しかし「ロボットのために出動はしない」と冷たく突き放される。プラントではロボットたちがレスキュー隊の到着を信じ、待っていた。そしてアトムはロボット達を救おうと1人プラントへ向かうのだった。

いつも兄のアトムと比較されて面白くないウラン。そんな時、ウランは夜な夜なトンネルに現われる鳥に似た亡霊の噂を聞く。「私がその亡霊を退治してみせる!」見栄をはり、そう言いきったウランは、亡霊探しに出かける。そこで出会ったのが、行方不明の子ガモを探していた探偵、ヒゲオヤジだった。意気投合して一緒に亡霊退治に向かう二人、はたして目の前に恐ろしい姿の亡霊が現われた!その頃アトムは、ロボット不法投棄の事件を探っていたが、そこで恐ろしい事実を知る。異次元に捨てられた有害物質が時空をゆがめ、時空崩壊をもたらしてしまうというのだ。そんなことになったら世界が危ない! 一方、恐ろしい姿の亡霊を見て逃げ出したウランとヒゲオヤジであったが、その時ウランは亡霊の声を聞く。「この世界が壊れる!助けて!」亡霊はそう語りかけた。バラバラに見えた二つの事件は、実は大きな繋がりがあったのだ。

地底探検マシーン、コア・レーダーで地下の巨大空洞を探検に行く事が決まった。しかしメインコンピューターにバグが発見され、そのバックアップのために急遽アトムが同乗することに・・・。隊長のダモンはそれが面白くない。「アトムの話は聞くが、決定はあくまで私が下す」と言い放つ。ダモンはロボットであるアトムに反感を持っていたのだ。ダモンはアトムの忠告もきかず、危険な岩盤を突っ切っていく。一同は幾度かの危機を回避しながらついに巨大空洞へたどり着く。そこは不思議な生物が息づく別世界だった。スポンサーのアルカードはそこで貴重な資源、エクストラ・クリスタルを見つけると、態度を豹変させ、みなに銃を突きつける。もともとそれを目当てでこの探検を行ったのだった。しかしエクストラ・クリスタルは命を持った生物で、戦闘隊形をとってみなを取り囲んだ。その上巨大な昆虫の形をした怪物が襲い掛かってきた。

大昔からたくさんの船が消えている謎の海域、キャメロン海峡。そこには「白い怪物」が住んでいると言い伝えられていた。リノが初めて開発した深海捜査ロボット、グーノンがその謎を解き明かすためにアトムたちとともに深海へと向かっていく。ところが臆病もののグーノンはちょっとしたことで怯えては逃げ出す始末。実はリノが海の危険を察知しやすいように、わざとそう作ったのだった。「僕は意気地なしだ・・・。」と落ち込むグーノン。アトムとリノは、心を持つグーノンはきっと自分の弱さを克服してくれると信じていた。一同は深海で船の墓場を見つける。アトムたちの引率で来たポッポトーレ教授は、その中に隠されているという宝を探しに行ってしまう。その時、グーノンが何かを察知した。海底から向かってくる巨大な何かの気配・・・。それこそが「白い怪物」だった。

宇宙では人間達の見世物として、ひそかにロボット同士を戦わせるロボットクラッシュが行われていた。それに使うロボットの闇取引現場にやってきた青騎士は、ロボットクラッシュの主催者ハムエッグと出会い、自分の前身を思い出す。シャドウに作られたとばかり思っていた自分が実はロボットクラッシュの修理ロボットだったのだ。戦いで壊されては修理され、再び壊されやがて捨てられていく、そんなロボット達を見てきた昔の青騎士は、ハムエッグの不当なロボットへの扱いに抵抗し、ロボット達を開放しようとして逆に宇宙に捨てられ、シャドウに拾われ生まれ変わったのだった。再び闇取引現場に向かう青騎士、またアトムもハムエッグを捕まえる為にその現場に向かっていた。しかしそこに現れたのは三体のロボットだった。ロボット達は青騎士とアトムに向かって戦いを挑む。実はこれはハムエッグに仕組まれたロボットクラッシュだったのだ。

その日はニーナの誕生日。山ほどのプレゼントに囲まれたニーナは、そのプレゼントを壁に投げつけた。ニーナは、プレゼントよりもパパにそばにいて欲しかったのだ。お話ロボットフライデーはそんなニーナを慰めるために、ニーナが会いたいと言った「妖精探し」に出かけアトムたちと出会う。そしてアトムたちも妖精探しを手伝う羽目に・・・。一方、ニーナのパパはニーナの望みを叶えるために、ミニミニ博士にある機械を作らせていた。心の中のイメージを増幅させ映像化する機械、「ファンタ・メーカー」だ。ところが、それを完成させたミニミニ博士は、そこから怪物を生み出し、強盗を始めたのだった。ミニミニ博士の陰謀を食い止めるために銀行へ向かったアトムたちは、ミニミニ博士の作った巨大ロボットと「ファンタ・メーカー」からあふれ出る怪物や妖精たちに囲まれる。混乱の中でニーナに危険が! その時パパが駆けつける。パパの心が生んだ映像は・・・。

遠い宇宙から飛来してきた神秘な力を持つ石、ルナライトが盗まれる事件が続発する。現場で目撃されたのは蛇や狼などの動物の姿。事件を解決しようとしたアトムは、犯人を追ううちに何者かに狙撃され怪我を負う。それを救ってくれたのはタマミという名の美しい女性だった。しかし実はタマミは宇宙からきた自由自在に姿を変えられるムーピーという生物で、ルナライトを盗んだ犯人だったのだ。タマミを操っていたのは超能力を持つ天才的な犯罪者ロック、タマミは自分の恩人である猿田博士を救うために、ロックの言いなりになるしかなかったのだった。ロックの目的は、ルナライトを使って、人間を超人類に進化させる謎の飛来物を呼び寄せ、自分を超人類にすることだった。しかしそれには凄まじいエネルギーを受け止められる強い精神力が必要だった。その役割をアトムに担わせようと企んだロックは、タマミを人質にしてアトムに協力を強いる・・・。

時空迷路をさまよっていたロックは、火の鳥に救われ、地球に舞い戻る。火の鳥はロックが自分の力をどう使うか見届けようとしていたのだ。古代遺跡の眠るフェニックス島に戻ったロックは、島に住む学者、リヨン博士を超能力で操って、アトムとお茶の水博士を調査のためと偽って島に呼び寄せる。そうと知らずにやってきたアトムとお茶の水博士。アタミ教授とともに遺跡の調査に向かうが、そのアタミ教授が突然お茶の水博士を古代の牢獄に閉じ込めてしまう。アタミはロックの変装した姿だったのだ。再び超人類になるためにアトムを利用しようとするロック。お茶の水博士を救うためには言いなりになるしかないアトム。ついに超人類になるための扉がロックの前に現れた。ロックは超人類の力を手に入れ、世界を支配しようとしている。そんなことになったら世界が大変なことに! ついにロックはその扉に手を触れた。その時・・・。

宇宙ロケット、ホルス2の設計をするために、宇宙開発を目指す学生たちのキャンパス「スペースキャンプ」にやってきたアトム。そこでアトムはロクサーヌという学生と出会う。そのとたんに始まったアトムの異変。体内温度は上昇し、声はうわずる。それは恋する人間と同じ・・・、つまりアトムはロクサーヌに恋をしてしまったらしい。そんなアトムの心も知らず、同じようにロクサーヌに恋ををしている同室の学生アントンは、アトムに恋の橋渡しを頼む。アントンの願いを聞いてロクサーヌへの手紙の代筆をするアトム。それはアトムのロクサーヌへの思いそのままだった。手紙に感動し、アントンに興味を示すロクサーヌ。そんなロクサーヌがホルン2の搭乗員に選ばれる。そのお祝いにと、ホルス2にロクサーヌを連れて行くアントン。その時ホルス2が突然起動を開始した。このままでは月に激突してしまう! アトムは急いで二人を追う。

宇宙空間をさまよっていたアトラスの残骸が悪徳業者に回収され、科学省の元副長官であったパブロス博士の手に渡っていった。パブロス博士は、ロボットを自由自在に操れるオメガチップをアトラスの頭に埋め込み、アトラスを凶暴なロボットにしてしまう。暴走するアトラス。それを止めるにはアトラスを破壊するしかなかった。パブロス博士の目的は、世界中のロボットにオメガチップを埋め込み、自分の意のままに動かすことだった。もちろんアトムも例外ではない。アトラスの攻撃を受けるアトム。アトラスを破壊することが出来ないアトムはついに力尽き、パブロス博士の手の中に・・・。このままではアトムの頭脳にオメガチップが埋め込まれてしまう! あくまでも抵抗するアトム。しかしパブロス博士の命令を受けたアトラスがなおもアトムに攻撃をしかける。絶体絶命のアトム。しかしその時、突然アトラスの意識が甦った・・・。

宇宙環境で人間が暮らすために試験的に作られたロボットの家族エミリーと両親は、本物の家族と同じように互いに愛情を持ち、幸福に暮らしていた。しかしそのドームがスペースレーダーに襲われる。ロボット反対派をリーダーにいただくスペースレーダーは、ロボットの人工頭脳を取り出し、ただの肉体労働者として働かせるつもりだ。そして、エミリーをかばった両親は、スペースレーダーに捕らえられてしまった。自分の手で両親を取り返すために、青騎士に頼み、戦闘用ロボットに改造してもらおうとするエミリー。アトムは反対するが、エミリーは反対を押し切って、ついに戦闘用ロボットに・・・。そして、両親を取り戻す為にスペースレーダーと対決するアトム、エミリー達。果たしてエミリーの両親を取り戻す事は出来るのか? そして戦闘用ロボットに変わってしまったエミリーの運命は?

未来の世界からやってきたハンターは、遺伝子操作でより強い生物を作るために、優れた動物を収集していた。絶滅しかけているチーターを収集したハンターは、今度は一万年前の世界に向かい、マンモスを収集しようとする。それに巻き込まれたアトムとウランはともに一万年前の世界にタイムスリップしてしまった。目の前に広がる一万年前の風景。そこで一足先にたどり見知らぬ世界で出会った言葉も通じない少年。しかしアトムとウランは、次第にその少年と親しくなる。三人の間に、時代を超えた友情が芽生える。そのころハンターは仲間の怪物、サイクロプスとウェブをつれてマンモス狩りを続けていた。子供のマンモスの悲しい叫び声を聞きつけたアトムはマンモス救出に向かう。

年間を通して一番活躍したロボットに送られる「ベスト・ロボット・オブ・イヤー」を決めるイベントが、豪華客船「クイーンコスモス号」で開催される。その1人に選ばれたアトムはお茶の水博士とともに豪華客船の旅を楽しんでいた。ところが、そのイベントをぶち壊そうとしている人間がいた。ロボット嫌いのランプだった。ランプは人工的に火山を爆発させ、「クイーンコスモス号」を沈めようとしていたのだ。執拗にロボットを憎むランプ。そんなランプの脳裏に絶えず消えずにいるロボットの姿があった。それは遠い昔自分の命を救ってくれた、フレンドと言うロボットだった。ランプの策略も知らず、「クイーンコスモス号」は火山島に向かって行く。実はその火山島こそが、ランプとフレンズが共に過ごした想い出であったのだ。そして船が火山島に近づいた時、ついに爆発が始まった。

モン・エルベ山の「天空の雪原」にて、巨大な怪物が目撃された! 怪物の捜索隊に加わることになったアトム。そんなアトムにお茶の水博士は言う。「あれは怪物なのではない…12年前に天空の雪原で消えたロボットじゃ…」と。12年前、「天空の雪原」では巨大プラズマウェーブ望遠鏡・メルキアデスを使って宇宙観測をする、クロノスプロジェクトが行われていた。しかし雪崩と思われる謎の事故で、すべては雪に埋もれてしまったのだ。巨大な怪物は、その時に行方不明になったロボットだろうという事だった。そしてそのロボットはお茶のみ博士の秘書、夕子と深い関わりを持っていたのだ。「私も捜査に連れて行って下さい!」と頼む夕子。アトムと夕子は捜索隊に加わり、ついに消えたロボットを見つける。「ガリバー!」夕子はロボットに向かって話しかける。しかしガリバーは記憶を無くしていた。12年前に何があったのか? はたしてその謎は解けるのだろうか?

人間から不当な扱いを受けるロボットを助けるために、人間に攻撃を続ける青騎士。そんな青騎士の存在が、人間とロボットの関わりを壊すのではとアトムは心配していた。そんな時、アトムは反ロボット派のランプたちが、青騎士と青騎士が保護したロボット達を絶滅させようと、太平洋上の人工島、鋼鉄島に向かったことを知る。彼らをそそのかしたのは天馬博士。そして彼らは天馬博士の作った強力な武器を手にしていたのだ。鋼鉄島に向かったアトムだったが、すでに島では戦いが始まり、惨憺たるありさまだった。あくまでもロボットを絶滅させようとするランプ。憎むべき人間を殺そうとさえする青騎士。その狭間で、アトムは人間もロボットも救おうとした。しかしランプは、ロボットを全滅させる爆弾をしかけ、そのスイッチを握った。彼をやっつけなければロボットは全滅してしまう。ランプを殺すか、ロボットを見殺しにするか。その時アトムは・・・。

潜入捜査のために人間そっくりに造られたロボット、クラウスが、自分に付けられた発信機を外して逃げ出してしまう。しかし発信機を外したロボットには、自動的にウイルスに感染し、機能不能になる仕掛けがしてあった。ウイルスワクチンを手にクラウスを追うアトムとデルタ。そして二人は、クラウスがまもなく記憶を消されてリニューアルされる予定だったことを知る。人間として暮らすうちに、人間としての感情に目覚め、人間に憧れたクラウス・・・記憶を無くす前にクラウスはどこに行こうとしているのか?そしてアトムはクラウスが深く愛していた歌があることを知る。クラウスはその歌を聴くために逃げ出したのだった。早くクラウスを見つけないとワクチンが間に合わない。しかしクラウスを面白く思わないカッターが、アトムを阻止しようと追う。果たしてアトムは間に合うのか? クラウスはこれからどうなるのか?

カーラ姫の招待で、マユーラ王国を訪れるアトムたち。そこは自然に溢れた素晴らしい国だった。カーラ姫との再会を喜び、マユーラ王国で楽しい時を過ごすアトムたち。しかしカーラ姫はどこか元気がない。理由を尋ねると、「実はここ一月前くらいから、ロボットたちが人間と殆ど口をきかなくなってしまったのだ・・・」と言う。一年前からマユーラ王国で暮らしているロボットたち。カーラはもちろん、人間たちはロボットを友達のように大切にしてきた。しかしロボットたちにとって、このマユーラ王国での暮らしは合わないのかもしれない・・・とカーラは心配していたのだった。そんな時、アトムたちはトゥーロンの森で龍を見たという噂を聞く。「もしかしてロボットたちが口をきかなくなったのと関係しているのかも・・・」。そう思ったアトムたちはロボットたちの心の真相を探りにトゥーロンの森へ・・・。そしてそこで巨大な龍を発見するのだった。

少女エナは優しい心を持ったGP IV型ロボットのキップが大好きだった。しかしロボットと娘が仲良くするのが面白くない父親のレッドは、キップを家から追い出すことに・・・。それを知って父親に抗議に行こうとしたエナは、あわてて階段から落ちてしまう。それを目撃した執事は、キップがエナを突き落としたと勘違いし、みんなにそう報告する。「家を追い出されることを知ったロボットが、復讐のために娘を突き落とした」というニュースは瞬く間に広がり、それは人間を恐怖に陥れた。アトムは仲間達を助けることができるのか・・・。

人間と決別した青騎士と、それに賛同し付いてきたロボット達は、南極大陸に集結する。そこで青騎士は、「ここをロボタニアと名づける!」と建国宣言する。それを知った人間達はロボットが人間に反逆したと誤解し、アトムをも恐怖の目で見るようになってしまった。そしてついにアトムも含めたAIロボット全ての解体処分が決定される。それに反対したお茶の水博士は、人類の敵と思われる始末。ロボットと人間の未来は一体どうなってしまうのか・・・。

ロボット達を制圧するために、レッド将軍を隊長としたユリシーズ隊員達がロボタニアに向かった。それを追うエナとリノ、エナは父親のレッド将軍に、キップが自分を傷つけたのではないという事実を伝え、攻撃をやめさせようとしていたのだ。一方、戦いを止めるためにロボタニアに行ったアトムだったが、エネルギーが切れてクレパスに落下し、傷ついてしまう。それを救ってくれたのは、なんと天馬博士だった。アトムに「人間と決別し、ロボットの王になれ」と命じて新しいボディを与えようとする天馬。アトムはそれを振り切って飛び立った!

アトムと青騎士の活躍で、サテライトビーム砲によるロボタニア消滅は避けられたものの、ロボットと人間の間に生まれた憎しみは激しさを増していくばかり。そんな中で、ようやくレッド将軍の元にたどり着いたエナは、戦いの原因となった出来事が誤解であることを告げる。しかしこの戦いの中で生まれてしまった憎しみは消せるわけもなかった。そして、アトムは戦いを止めるため、青騎士のもとへ向かった・・・。

アトムの必死の思いが、人間とロボットの関係を修復させた。しかし、ロボットを救うために、ミサイルに向かって行ったアトムの意識が戻ることはなかった。このままアトムは、二度と目覚めることはないのか? 必死に修理を続けるお茶の水博士。世界中の人間が、ロボットが、アトムの復活を心から願っていた。そんな時、お茶の水博士の元に意外な人物がやってきた。天馬博士である。「アトムを治せるのは私しかいない」という天馬博士に、お茶の水博士はアトム復活の最後の望みを託すのだった・・・。

記憶が蘇り、お茶の水博士のもとに戻ったアトムだったが、天馬博士はそんなアトムを執拗に追い求める。そしてついに強行手段に出る。ロボット犬を使って、科学省を乗っ取ったのだ。科学省を占拠した天馬博士の要求は一つ。「アトムと2人きりで話をさせてくれ……」。天馬博士の手には、科学省を爆発させるための爆弾が握られていた。 1人科学省に乗り込み、アトムはついに天馬博士と対決する。場所は第7プラント。天馬博士にとってその場所は、息子トビオにまつわる因縁の場所だったのだ。天馬博士がなぜ息子の代わりに作ったアトムを捨てたのか？　その秘密が徐々に明かされていく。そして天馬の悲しみと絶望も……。狂気におかされた天馬博士は、全てを明かすと、溶鉱炉の温度を上げ、科学省もろとも命を絶とうとする。「おまえは行け！」爆発寸前の第7プラントの中で天馬博士はそう告げた。しかしアトムはそんな天馬博士を見捨てることは出来なかった！