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".
Một năm sau Đợt Nổi Loạn Đen (Black Rebellion), Zero, kẻ thù số một của Thánh Chế Britannia nay đã chìm vào quá khứ trong sự hả hê của Britannia cũng như sự tiếc nuối của người dân Nhật Bản. Trong R2, nội dung được mở rộng ra cả thế giới khi nói đến Liên Bang Trung Hoa và Liên Hiệp Châu Âu
Đây là seri đầu tiên mở ra kỉ nguyên mới của vũ trụ (trong anime): Cosmic Era (CE). Đây là thời đại mà con người đã tạo ra được một thế hệ người biến gien - Coordinator. Họ mang trong mình những tố chất tuyệt vời mà con người mong muốn hằng bao thế kỉ: trí óc thông minh hơn, thể chất khỏe mạnh hơn... Nhờ đó, rất nhiều Coordinator đã dành được những vị trí danh giá trong xã hội, được nhiều người vị nể, kính trọng. Thế nhưng, đố kị lại là bản tính của con người. Những con người bình thường (được
Usato Ken là một học sinh cấp ba bình thường theo tất cả các nghĩa: Điểm số bình thường, giấc mơ bình thường và có xu hướng ghét những người phi thường. Tuy nhiên, khi gặp hội trưởng và hội phó hội học sinh đều là cả hai người phi thường, cậu lập tức kết bạn với họ. Thế rồi bỗng nhiên, hai người bạn mới này bị triệu tập đến thế giới khác, và Ken tình cờ bị cuốn theo.
Một tay otaku Nhật Bản, yêu thích máy móc đã qua đời trong một vụ tai nạn thương tâm. Linh hồn của anh đã đầu thai tại một thế giới khác, gọi là Ernesti Echevarria. Tuy đã có một cuộc sống mới nhưng Eru vẫn lưu giữ lại mọi kí ức, tính cách, sở thích của mình ở kiếp trước. Thế là anh chàng tận dụng mọi ưu thế của mình để thực hiện mục đích trở thành người điều khiển Silhouette Knight - Con robot khổng lồ tồn tại trong thế giới này.