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".
Công việc đang chậm lại đối với Công ty Thám tử Ootsuji. Sotaro và đồng đội trẻ tuổi của anh, Saki, sẵn lòng nhận bất kỳ công việc nào xuất hiện, ngay cả những công việc mạo hiểm hơn giá trị thực sự.
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
Tôi có thể nhìn thấy nó. Cách tôi có thể giành chiến thắng… Lần này tôi sẽ đánh bại anh ta. Vì vậy, hãy đến với tôi một lần nữa … chấp nhận! ‘Bloom, những bài thủ của linh hồn!” Ở New Kyoto, một thành phố được cai quản bởi “King”, giá trị của một người được xác định bởi sức mạnh của người đó trong trò chơi thẻ giao dịch Build Divide.
Một phần bộ phim kể về cậu bé Ayumu bỗng dưng gặp những điều lạ lùng trong kì nghỉ hè của mình tại ngôi làng Tana dân dã – nơi mà lúc nhỏ Ayumu đã từng sống. Tại đây, cậu bé đã gặp một cô gái tên Miku, một người khá là bí ẩn và có vẻ biết rất nhiều điều