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".
Ryuuji Takasu is a gentle high school student with a love for housework; but in contrast to his kind nature, he has an intimidating face that often gets him labeled as a delinquent. On the other hand is Taiga Aisaka, a small, doll-like student, who is anything but a cute and fragile girl.
Vào lúc 10 tuổi, những người bạn thân nhất là Musashi và Kojiro đã ngồi lặng im trong phấn khích khi cha của Kojiro kể về những con quỷ độc ác săn người vô tội và những chiến binh đã đánh bại chúng. Cùng luyện tập kiếm thuật, cả hai thề sẽ trở thành người mạnh nhất trên thế giới.
Qua đời vì bạo bệnh ở tuổi 39, Machio Hiraku được trao cơ hội đến một thế giới khác, khi được hỏi nếu được Chúa ban cho sức mạnh thì điều ước của anh là gì, anh đã ước có một cơ thể khỏe mạnh, điều ước thứ hai, anh chọn cách sống yên bình, điều ước thứ ba là có thể biết tiếng địa phương, và điều ước cuối cùng là được làm nông dân.
Một ngày nọ, Yamano Mitsuha rơi xuống vách đá và bị dịch chuyển đến một thế giới khác với trình độ văn minh ngang tầm của châu âu thời trung cổ. Tuy nhiên, Mitsuha biết rằng mình có thể du hành giữa hai thế giới thông qua trận chiến chết người với bầy sói và cô quyết định sống bằng cách đó