Astro Boy est l'adaptation du manga éponyme, publié à partir de 1952. Créé par l'un des pères de l'animation japonaise, Osamu Tezuka, Astro Boy a également donné lieu à plusieurs séries télévisées diffusées dans plus de 40 pays à travers le monde. Il est devenu depuis un véritable phénomène de société au Japon et sa silhouette est reconnue dans le monde entier comme une icône du style visuel de l'animation japonaise.
Quand Osamu Tezuka a créé le personnage d'Astro, il était déjà influencé par Walt Disney, comme l'explique le réalisateur David Bowers : "Les origines d'Astro Boy sont assez évidentes. Bien sûr, il vit dans un monde futuriste dans lequel il doit affronter des robots de combats géants, mais d'une façon générale il ressemble beaucoup à Pinocchio."
Astro Boy a été réalisé au sein des Studios Imagi Animation. Basés à Hong Kong et à Los Angeles, ils étaient également à l'origine de TMNT les tortues ninja, sorti sur les écrans en 2007.
Les équipes d'Imagi Studios ont tenu à rester fidèle à l'univers d'Osamu Tezuka. Elles ont ainsi travaillé en étroite collaboration avec son fils, Macoto Tezuka et Tezuka Productions.
Nicolas Cage qui double Dr. Tenma en version originale a déjà été en contact avec Osamu Tezuka : "En fait, j'espérais depuis longtemps faire un film basé sur la série "Astro boy", explique-t-il. Osamu Tezuka m'a même envoyé une petite horloge en bois sur laquelle étaient sculptés tous les personnages. Même si je ne l'ai jamais rencontré, j'ai le sentiment de partager quelque chose avec lui, et cela fait partie des choses qui m'ont donné envie de faire ce film."
Le jeune Freddie Highmore qui prête sa voix à Astro dans la version originale est déjà un habitué du doublage puisqu'en plus d'incarner Arthur dans Arthur et les Minimoys, il se chargeait également du doublage du personnage dans la partie animée.
Astro Boy est le deuxième long métrage (animé) réalisé par David Bowers, après Souris City (2006).
Alors que David Bowers a remplacé Colin Brady à la mise en scène, c'est Kristen Bell qui a assuré le doublage de Cora, en lieu et place de Scarlett Johansson, initialement engagée pour le rôle.
Pour créer l'univers visuel d'Astro Boy, les équipes d'Imagi se sont inspirée des travaux de Isamu Noguchi , un artiste paysagiste nippo américain du 20e siècle et de Katsushika Hokusai, un célèbre graveur du 19e siècle à qui l'ont doit "La grande vague de Kanagawa".
Le compositeur John Ottman a enregistré une partie de la musique du film aux célèbres studios d'Abbey Road de Londres.