自20世纪60年代发展至今，日本科幻动画已有近60年历史，机器人作为最具代表性的主题之一，相关作品数量众多。这些作品内容题材随时代发展一直在变化，既映照了当代日本的社会历史、文化变迁，也寄寓了创作者对国家、人类、未来等问题的思考。应该说，日本科幻动画凭借自身的艺术高度和思想深度形成了全球范围的影响力，其描绘的机器人形象作为包含丰富语义、亟待深入阐释的文化符号，也进入了学术研究的视野。
要说日本机器人动画的鼻祖，那一定是手塚治虫的《铁臂阿童木》。1963年版电视动画改编自同名漫画，讲述了生活在21世纪的机器人少年阿童木为维护和平及人类幸福而奋斗的故事。阿童木是天才科学家天马博士为慰藉丧子之痛，按其子样貌制造的高智能型机器人。他不仅拥有健康可爱的人类外形及聪慧、勇敢、正义等美好品格，还有“七大神力”“十万马力”可上天入地。
阿童木的名字取自英文“Atom”，即“原子”之意。同名漫画创作于战争尚未走远的20世纪50年代初，如手塚治虫在自传《我是漫画家》（大和书房1989年版）中所言，阿童木这个形象诞生的契机源于自己“和平利用原子能”的梦想。众所周知，二战末期，美国投向广岛和长崎的两枚加速了日本军国主义投降。爆炸释放的巨大能量将两座城市顷刻间化为废墟，许多日本民众也因此产生了“恐核”心理。在此情境下，日本政府为逃避政治和道义上的责任，弱化自身发起战争的施害者属性，极力将战败原因归结为“败于科技战”，强调日本科技发展落后，号召国民要以科技之力重建日本。通过一系列舆论宣传，日本全国上下形成了“科技万能论”的思潮，尤其是充满光明和希望的“和平利用原子能”梦想逐渐冲淡了日本国民“恐核”的情绪。阿童木的构想也产生于当时这种特殊的政治历史语境。
阿童木是技术的产物，代表了技术的希望，他屡见人性之恶却依然对人类抱有期待，甚至愿意为人类牺牲自己。在动画的最终回里，为解除地球变暖、人类将失去家园的危机，阿童木驾驶火箭将抑制核聚变反应的装置射向太阳，但途中装置出现故障，阿童木毅然选择以自己的力量推着装置向太阳飞去，最终危机解除，但阿童木却再也没能回来。阿童木感动了无数日本观众，他传递的“机器人是人类朋友”的理念也深深影响了此后日本人的机器人观和机器人文化的发展。
阿童木对人类的忠诚和奉献精神，源于作品中被称作《机器人法》的一套虚拟的机器人伦理规范。如阿西莫夫提出“机器人三定律”一样，手塚治虫将人机共生的未来社会置于《机器人法》的约束下运转，该法规定“机器人是为了让人类得到幸福而存在的；机器人不得伤人、不得杀人”等。这套规范确保了人类相对于机器人的优势地位，因此，阿童木才会在任何情况下都以人类利益为先。
不过，尽管手塚治虫承认科技予人便利，但他并非技术至上主义者，对于战后日本社会空前的技术崇拜，他更多地表现出警惕和担忧。他曾说：“我并不怀疑未来科技的发展会给人类带来这样那样的好处，我担心的是人类在科学快速地发展的未来能否掌控自身的欲望。”所以，除主人公阿童木之外，他在作品中还塑造了大批不一样的机器人，借以表现技术在失控状态下的肆虐及人性被技术裹挟导致的私欲爆发。例如，力大无穷却无善恶观念的机器人弗兰肯被盗窃团伙利用到处作恶；具有隐身能力的机器人电光被大恶人思翰克教唆去炸科学省；青骑士和阿童木一样本是高智能型机器人，但因人类对其族类尊严的践踏，迫使他走上反抗人类的复仇之路；等等。但是在当时日本的社会环境下，阿童木的形象过于深入人心，手塚治虫对于技术与人性的思考未能如他所愿很好地传达给观众。
如果说《铁臂阿童木》的主题植根于战后日本的社会土壤，但在人物塑造、审美取向方面受到西方特别是美国科幻片的影响，那么20世纪七八十年代同样以等身大智能型机器人为主角的《哆啦A梦》（1973）和《阿拉蕾》（1981），则更多展现出日本科幻动画自己的特色。这两部作品均以轻松愉快的家庭生活为背景、新奇的科幻小道具为特色，具有性格缺点的主角将日式幽默展现得淋漓尽致。同时，哆啦A梦、阿拉蕾也如阿童木一样，作为人类好友良伴的机器人代表，成为有别于西方的日本机器人文化的最佳注解。
《铁臂阿童木》对后世的影响无出其右，但从作品数量上来看，此后日本机器人动画的发展潮流却逐渐偏离了外形与人类等身的类型方向。这主要是20世纪60年代特摄片风行、大怪兽对战大超人的荧屏对决深受观众青睐所致。
日本巨大机器人动画源自横山光辉的《铁人28号》（1963）。同名漫画自1956年开始连载，动画版和《铁臂阿童木》同年在电视台热播。铁人28号原本是二战末期日本陆军为了扭转战局命令金田博士等人开发的秘密武器，战败后被封禁在无人岛。数年后，这个巨大的机器人却忽然出现在东京，并疯狂地破坏城市。后来金田博士之子正太郎得到了铁人的无线遥控器，由此成为铁人的操控者与之并肩作战维护正义。最早在漫画版里，对于铁人的身高，横山光辉的想法最简单——只要比人类高大就可以了，所以铁人的身高会因场景不同而时高时矮，直到电视动画版才明确铁人28号身高10.2 米、体重31吨。铁人虽有人形外观也有强大的作战能力，但它并不具备智能，要依靠人类的操控。这也是正太郎掌握遥控器之后，铁人28号就立刻从邪恶的反派转变为正义化身的原因。
片中正太郎手握遥控器操纵杆，就能通过无线电控制铁人的行动。这种原始的操控方法在20世纪70年代永井豪的《魔神Z》（1972）里发生了飞跃性的改变。
《魔神Z》中，兜十藏博士为阻止地狱博士统治世界的野心，制造了巨大机器人魔神Z，并在临终前将其托付给孙子兜甲儿，后者驾驶魔神Z与地狱博士的机器人军团战斗。和铁人28号一样，魔神Z也非智能型机器人，兜甲儿凭借超群的运动神经和驾驶技术掌握了控制魔神Z的要领，他以乘坐飞行器飞入魔神Z头部的方式来进行操控。受《魔神Z》的影响，此后的巨大机器人动画多数都延续了这种“内部驾驶舱操控”的模式。
魔神Z这类靠人驾驶的非智能型机械装置，英文通常称为“mecha”，中文称为“机甲”，但在日文语境中和智能型机器人一样，都称为“ロボット”（机器人）。20世纪90年代以前的巨大机器人动画，在故事架构方面多采用简单的正邪二元模式，主角机器人由正义方代表操控，例如在《魔神Z》中，机器人是威胁和平的“魔”还是维护和平的“神”，全凭驾驶者控制。科学技术的好坏取决于人性善恶，《铁臂阿童木》的主题在此得到延续。
在战后很长一段时间里，科学技术在一个致力于人文价值的社会中应发挥何种作用的话题，始终是日本科幻动画创作者探讨的重点。此外，机器人由远程操控变为由人类进入机器人内部搭乘驾驶，这一改变实现了人与机器人的一体化。有日本学者指出，崇尚强大无敌的机械身躯体现了人类对科学力量的信仰，巨大的机器人象征着一个可以被人类掌控的、蕴含巨大潜能的“科学之铠”；人类进入机器人与之合二为一，则反映了人类追求肉体力量延伸的梦想（《巨大机器人的社会学》，法律文化社2019年版）。
20世纪七八十年代是日本巨大机器人动画蒸蒸日上的年代，也是日本经济腾飞的时代。伴随时代发展的脉搏，许多机器人动画逐渐显露出重视娱乐性、忽视思想性的倾向。不过，《机动战士高达》（1979）却独树一帜，在艺术性和思想性上都实现了飞跃。故事围绕地球联邦与宇宙殖民国家之间的战争展开，但交战双方并没有绝对的正邪之分。作品以庞大复杂的世界观体系，从更广的角度探讨了人在战争中的处境问题。“高达”（GUNDAM）是一种可变形的人形战斗机甲，由驾驶员操控进行战斗，但作品重心从表现人类肉体能力的延伸转变为关注心灵的成长，高达只是作为矛盾的集中体推动情节展开。借助华丽的机体打斗场面的包装，揭露了国与国之间的政治对抗，不同利益集团之间的相互倾轧，表达了创作者对战争的批判、社会的拷问和人性的反思。
从20世纪90年代开始，日本科幻动画中的机器人在视觉效果上变得更高科技和多元化，绚丽的色彩、纤长的流线造型体现了独特的日式机器人美学。机器人的形态也出现了仿生、软体、人机合体等新变化，生物遗传、人工智能技术的加持，让这一时期的机器人减少了很多钢铁机械的气息。同时，人与机器人的界限也逐步趋向模糊，促使观众将关注点转移到对人机关系、人类存在的意义等问题的思考上。
1995年开播的《新世纪福音战士》融入了宗教、哲学、心理学等元素，讲述了在世界战争废墟上，人类为实现重建计划对抗不明生命体“使徒”的故事。“福音战士”（Evangelion，简称EVA），本体由人造骨骼和肌肉构成，外部则覆有控制其能量的、被称为“拘束器”的装甲。EVA由人类驾驶，同时它们又有灵魂，例如初号机的灵魂是其驾驶者碇真嗣的母亲。主人公碇真嗣是个胆小懦弱、纤细敏感的少年，在父亲的命令下被迫成为初号机的驾驶者，他期待获得父亲的认可，但残酷的战斗又给他带来没办法承受的心理上的压力。正如当时处于后泡沫经济时代的日本年轻人，想努力却悲观犹疑，想获得社会的认可，社会却像“使徒”一样令他们心生畏惧。这种有强烈代入感的角色，使《新世纪福音战士》引起了年轻观众的强烈共鸣。作品中设定的人类重建方式是补全人心，即破除心灵屏障——心之壁，而最后决定人类存亡命运的正是EVA初号机。EVA靠人类灵魂的注入而获得神力，人类最终又靠EVA获得拯救，这样的设定赋予《新世纪福音战士》中的机器人更多的人文色彩和哲学深度。
1995年上映的剧场版《攻壳机动队》，同样将机器人动画上升到哲学思辨的高度。片中不仅有人工智能型战斗机器人的想象，还描摹了光怪陆离的高科技介入人类身体的景观。主人公草薙素子是除了大脑和脊髓的一部分外，全身义体化的义体人，作为侦破高科技犯罪的公安九科队长，她在执行任务时常陷于对自己身体和身份的困惑。素子的困惑不仅触及了“人”和“机器人”的根本性概念界定，还潜藏着对后人类社会技术介入身体后引发的主体性危机的探讨。
21世纪以来，日本机器人动画新作数量虽然明显减少，但原有的现象级作品仍持续推出续篇，还出现了海外翻拍的《阿童木》（2009）这类向经典致敬的改编作品及《环太平洋》（2013）等衍生作品。纵观日本科幻动画半个多世纪的发展，机器人形象不断推陈出新，但“科技与人性”“反思战争”两大议题从未退场，并且其关注点始终与日本在不同时期面临的社会问题相呼应。因此，与其说这些机器人想象体现了当代日本的工业实力和科学技术水平，不如说更多地投射出战后日本社会基于过往和当下经验产生的集体意识。科幻想象要得到社会文化结构的支撑才能有生命力，这也正是日本机器人动画虽受欧美影响，却能成功构建具有本国特色体系的原因所在。
