手塚治虫の原作を大友克洋脚本、りんたろう監督で映画化したSFアドベンチャー・アニメーション。
私立探偵のヒゲオヤジとケンイチ少年は、ある事件を追ってメトロポリス―人間とロボットが共に暮らす巨大都市国家―へやってきた。生体を使った人造人間の開発で問題となり、国際指名手配になっているロートン博士を探すためだ。ところが、ロートンの秘密研究所が何者かに放火され、捜索中で現場近くにいたケンイチは逃げ遅れた不思議な少女ティマを救った。その少女がメトロポリスの運命を握っていることなどケンイチは知る由もない