Cốt truyện của Atom The Beginning diễn ra tại Nhật Bản sau một cuộc đại tai vạ. Trong thời điểm hoang tàn đó, có 2 thiên tài luôn mơ về tương lai, đó chính là Umatarou Tenma và Hiroshi Ochanomizu. Cả hai đã làm việc ngày đêm trong phòng nghiên cứu robot - Tenma tạo ra "thần" và Ochanomizu tạo ra "người bạn".
Câu chuyện lấy bối cảnh năm Chân Lịch 71, khi 70% loài người sống ngoài không gian do sự phát triển của các thành phố trên vũ trụ. Đứng giữa 2 thế lực lớn — Liên Bang Hiệp Định Quân Sự Dorssia và Atlantic Ring United States (ARUS - Hợp Chủng Quốc Vành Đai Đại Tây Dương) — là một quốc gia nhỏ trung lập mang tên JIOR rất phát triển về kinh tế. Nhân vật chính Haruto, một học sinh trung học sống tại JIOR, tình cờ bắt gặp vũ khí
Với sự ra đời của một AI siêu cao cấp vượt qua sự thông minh của con người, những sinh vật mà nhân loại vẫn chưa được hiểu rõ từ các vật liệu quá tiên tiến cho công nghệ con người bắt đầu xuất hiện. Lacia, một chiếc hie được trang bị một thiết bị quan tài đen.
Bối cảnh chuyện đặt trong những năm 2013. Được nuôi dạy như người thuộc tầng lớp ưu tú nhất từ năm 2 tuổi, 1 cậu bé tên Shion sống trong 1 khu vực đặc biệt được gọi là No.6. Trong đêm sinh nhật thứ 12 của mình, cậu cứu được 1 cậu bé tự xưng là “Nezumi”(Chuột). Nezumi đang tìm cách trốn thoát khỏi Khu Vực An Ninh Đặc Biệt (Special Security Area) của thành phố. Kể từ giây phút đó, cuộc đời của Shion đã thay đổi mãi mãi…
Trong tương lai xa xôi khi con người buộc phải rời khỏi Trái Đất, một tàu vũ trụ chở phi hành đoàn in 3D gồm các chuyên gia được cử đi để địa khai hóa một hành tinh mới.