Ini musim panas, dan Greg Heffley menantikan untuk bermain video game dan menghabiskan waktu bersama teman-temannya. Namun, ayah Greg punya rencana lain: Dia memutuskan bahwa beberapa waktu ikatan ayah-anak sudah beres. Putus asa untuk mencegah ayahnya merusak liburan musim panas, Greg berpura-pura memiliki pekerjaan di country club yang mewah. Tetapi rencana Greg menjadi bumerang, meninggalkannya di tengah kecelakaan yang memalukan dan perjalanan berkemah menjadi salah.

Terletak di Kota Metro yang futuristik, Astro Boy (Atom) adalah robot muda dengan kekuatan luar biasa yang diciptakan oleh seorang ilmuwan brilian dalam citra putra yang telah hilang. Tidak dapat memenuhi harapan penciptanya, Astro memulai perjalanan mencari penerimaan, mengalami pengkhianatan dan dunia robot gladiator, sebelum kembali untuk menyelamatkan Kota Metro dan berdamai dengan ayah yang menolaknya.