由于痛失爱儿，天才科学家天马博士创造了机械人阿童木作为儿子的替身，并将人类最好的特性与价值观编进他的程序之中。阿童木不仅拥有情绪变化和同情心，更兼有博士儿子之残余情感与记忆。无奈他却不能令抑郁的博士重展欢颜，博士亦不懂珍惜自己这独一无二的发明，机械儿子的超能力对他来说毫无意义。阿童木一直将博士当作父亲，最后不但被对方拋弃，更发现自己原来并非人类，备受双重打击。