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在科学技术省任职的天马博士因儿子在车祸中丧生而悲痛欲绝，他尝试按照儿子生前的模样制造了一个机器人——阿童木。然而机器人怎能和自己那活泼可爱的小宝贝儿子相比呢？在残酷的事实面前，天马博士郁闷之极。一气之下，他愤然将阿童木卖给了马戏团。好心的茶水博士收留了遭遗弃的阿童木，并赋予它超常本领——10万匹马力和7种武器，阿童木成为人类正义与和平的守护者。 从此，勇敢的阿童木开始了自己的人生，带着自身无法成为人类的遗憾，阿童木与邪恶势力的战斗也拉开序幕……

日本电视广播网公司（NTV）在1980年重新绘制了阿童木，1980年代在香港播放了此版本。同年12月中央电视台引进黑白“虫制”版的《铁臂阿童木》播放，阿童木也是最早引进内地的日本动画作品之一，播出后广受欢迎。