平静的小镇洛克威，近日来总有异象发生，居民的车子、农具、甚至广告招牌像是破啃食过一般。一天晚上，发电厂也遭破坏，全镇大停电，引起居民一阵恐慌。好奇的小男孩欧佳，发现可疑的轨迹，於是循线走到了森林中的发电厂，终于发现了罪魁祸首——一个五十高的铁巨人。
欧佳被吓坏了，但看见这个月铁打造的机器人被高压电缆线缠住，无法脱身，在害怕的同时，他仍伸出正义之手解救他。从此，他每日进入森林中，探望铁巨人，发现这个高大机器人其实有颗温柔善良的心，於是教了他这个星球的语言及事物，两人成了好朋友，此时小镇中谣言满天飞，大家都以为俄国人派外星怪物要打过来了。欧佳为了保护好朋友，不敢告诉别人铁巨人确实存在，甚至连他亲爱的妈妈安妮都被蒙在鼓中，而只有他的痞子朋友狄恩知道这个秘密。因为，铁巨人以铁为食，每天要吃掉大量的铁器，当他快要绝粮时，欧佳只好带他去吃狄恩旧车厂中的废弃车辆。 政府派来调查的特务肯特，死命追查铁巨人的下落，并唯恐天下不乱的散播谣言，恐吓居民。欧佳把铁巨人藏在狄恩废弃的车厂中，但终究还是被肯特发现，派出大量的军队来摧毁他，完全不顾小镇居民的安危。此时这个从天而来的机器人开始反击，欧佳这才发现，原来铁巨人不但能变身、拥有各种奇特的武器，而且还能飞，比他拥有的所有机器人玩具还要棒。
但军队错误命令，导致原子弹的发射，危及到所有人的生命安全。铁巨人了修复这个人类造成的致命错误，他选择了牺牲自己。小镇居民亲眼目睹这个机器人伟大的人性，对小欧佳人而言，这绝对是他小小年纪中最珍贵的友谊。虽然铁巨人被牺牲了，但他仍然每日盼望生命中仍有奇迹现。