Makoto Mizuhara đang thực hiện thí nghiệm mới nhất của mình trong phòng thí nghiệm khoa học của trường, nhưng khi anh ta nghỉ giải lao, đối thủ trọn đời của anh ta, Katsuhiko Jinnai xuất hiện và cố gắng phá hủy thiết bị và làm mất uy tín của Makoto
Khi còn nhỏ, Makoto có một sức mạnh kì lạ cho phép cậu đọc được ký ức về thứ mà cậu chạm vào. Ẩn đi sức mạnh không thể kiểm soát của mình, Makoto làm việc trong lực lượng cảnh sát. Một ngày nọ, trong khi điều tra một vụ nổ tại một phòng thí nghiệm nghiên cứu một chất chưa biết tên là “XM”, Makoto ta thấy một ký ức bí ẩn.
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 trò chơi online bỗng dưng trờ thành trò chơi của tử thần sau khi 10.000 người bị cuốn vào trò chơi.
Tokyo năm 2030, tại một khu ngoại ô nọ bất ngờ xuất hiện một âm thanh lạ có tần số cao cùng với một màn sương màu đỏ che phủ. Bất kỳ ai nghe được thứ âm thanh này kể cả động vật đều mất đi ý thức.