金田正太郎は、幼い頃にロボット工学の第一人者だった父・正一郎を亡くし、今は母・陽子とふたり暮らしをしている小学6年生。ある日、彼の目の前に巨大なロボットが出現、東京タワーを破壊した。それは、コンピュータ会社・KOKの元会長で、最愛の妻と息子を亡くした悲しみから厭世的になり、全てを壊滅させ自分の理想郷を作ろうと企む宅見零児が尖兵として送り込んだ“ブラックオックス”だった。さて、この事件から間もなく、正太郎は綾部と名乗る老人に、正太郎の祖父と父が研究していたロボット“鉄人28号”の操縦を任せられる。見た物を瞬時に記憶する直感像資質と言う特殊な能力と、持ち前のラジコン・テクニックで鉄人をコントロールする正太郎。だが、再び東京に現れたブラックオックスの強大な力の前に、鉄人は無残に破壊されてしまった。しかし、マサチューセッツ工科大学から招聘された真美らによって鉄人の改良強化が図られ、敗北の失意から操縦を諦めた正太郎も、母たちの励ましに支えられもう一度操縦桿を握る決意をする。決戦の時が来た。壮絶なバトルの末、見事、ブラックオックスを倒す鉄人。ところが、宅見がブラックオックスに搭載した核弾頭のスイッチを押して死んでしまう。爆発まで時間がない。その時、正太郎は決断を下す。鉄人にブラックオックスを大気圏外に運ばせるのだ。果たして、計画は成功し、鉄人も帰還。かくして、地球の平和は守られたのであった。