In Astro Boy: The Video Game kruipen spelers in de huid van de beroemde held Astro Boy. Hij moet zijn geliefde Metro City redden van de slechte invloeden van President Stone en zijn kwaadaardige robotleger. Zijn avontuur speelt zich af in de straten van de stad en in het luchtruim boven de stad.

Om President Stone te stoppen kan Astro allerlei wapens gebruiken, zoals een armkanon en laserstralen die uit zijn vingers schieten. De game combineert platformactie, waarbij Astro Boy door de levels heen moet springen, met luchtgevechten.