世界歴2004年。宇宙人に向けて通信メッセージを送るほどに科学を発達させた地球では、その英知の結晶である高性能ロボット・アトムが日夜活躍を続けていた。ある日、科学省は、多数の部品ロボットが合体して完成する“ロボット宇宙艇”を開発。人工島司令官・ベガ大佐の妨害にあうものの、アトムの活躍で事なきを得た。ところがその宇宙艇で月へ向かったお茶の水博士が、謎の怪物にさらわれてしまう。