"Steamboy" se déroule dans une version alternative de l'Angleterre victorienne, où la science et la technologie ont évolué différemment. L'histoire suit Ray Steam (joué par Anne Suzuki), un jeune inventeur passionné, qui découvre un étrange dispositif mécanique capable de générer une puissance incroyable à partir de la vapeur. Le dispositif, nommé "Steam Ball", est un élément central du scénario. Le film explore les conflits entre différentes visions de l'utilisation de cette technologie révolutionnaire. Le grand-père de Ray, Lloyd Steam (joué par Patrick Stewart dans la version anglaise), cherche à utiliser la Steam Ball pour alimenter l'industrialisation et l'innovation, tandis que son père, Eddie Steam (joué par Alfred Molina dans la version anglaise), souhaite que la technologie soit utilisée à des fins pacifiques. Cependant, Ray se retrouve pris entre ces deux visions lorsque la Steam Ball attire l'attention des forces malveillantes qui veulent l'utiliser à des fins destructrices. En plein cœur de l'action, Ray doit défendre la technologie et l'utiliser à bon escient pour éviter qu'elle ne tombe entre de mauvaises mains.