Alors que la deuxième saison se déroule, Astro Boy est faussement accusé de déclencher un trou de ver sur un dirigeable, le forçant à unir ses forces à celles de Chevalier Bleu, un mystérieux robot qui l'aide à prouver son innocence. Alors que Zoran, sa sœur de plus en plus jalouse, cherche à entrer elle-même dans le jeu des super-héros, Astro aide une jeune humaine gâtée à découvrir le vrai sens de l'amitié en se battant pour la justice des profondeurs de la Terre aux confins de l'espace. Il fait face à son plus grand défi lorsque la révolution des robots de Chevalier Bleu le place au beau milieu d'une armée de machines en colère et des forces humaines anti-robots avides de les détruire. À la suite d'efforts pour négocier la paix, Astro se retrouve gravement endommagé et lutte pour retrouver sa mémoire alors que le Dr Tenma déclenche une attaque féroce contre le Dr O'Shay et le Ministère de la Science.