概要
CV:勝田久
ロボット科学者で、科学省長官を務めている。進化していくロボットの中に「心の芽生え」をいち早く感じ取り、ロボットにも人権が必要だと考え始め、｢ロボットは人間の友達｣という理念の持ち主である。
（お茶の水博士：左側）
勘違いしている人も多いが、アトムを作ったのは天馬博士であり、お茶の水博士は一切関与していない。
アトムが成長しないことを知って発狂した天馬博士は、思い余ってアトムをサーカスに売りとばしてしまう（『アトム大使』と後に白黒アニメ版に準拠して書かれた解説漫画『アトムの誕生』、および『～誕生』を元に描かれた事実上の最終回である『アトム今昔物語』ではこの辺の設定が微妙に異なっている）。それをたまたま見ていたお茶の水博士は前近代的なロボットの扱いに疑問を覚え、アトムを買い取って自分の家に引き取った…というのが顛末である。
アトムのことを本当の息子のように可愛がってはいるものの、その愛は単なる甘やかしではなく、『電光人間の巻』で自分勝手な正義感を振りかざすアトムに対し「それ以上この事件に口を出すと、わしはお前の電子頭脳を破壊するぞ」と寂しげに告げたこともある。
台詞によれば妻（結構美人）を早くに亡くしているらしい。また、子孫がタイムマシンで現代にやってきたこともあるので、おそらくすでに独立している子か孫がいるものと思われる（『火星隊長の巻』では息子の写真を間違えてアトムに手渡しているシーンがあるが、単行本化の際にカットされた）。
主な発明品
- アトムの家族
ウランちゃんを始めとして、アトム2号機であるコバルト、アトムが両親が欲しいと言っていたので作ってあげた両親ロボ（親の方が後で生まれてくるというのも変な話だが）など。
いずれもアトムには劣る性能となっており、天馬博士の非凡さが伝わる結果となってしまった。
- ドライアイスシャット
原子力エネルギーを利用した強力な冷却装置。気体生命体を倒すのに使用した。
- サイトスコープ
人間の考えていることを映し出す映写機。これにより冤罪や組織犯罪の隠蔽を無くそうと考えたが、スカンク草井により爆弾テロの標的にされてしまう。
手塚スターシステム
アトムや天馬博士もそうだが、お茶の水博士は度々他作品にも出演している。
裏設定では、お茶の水博士は火の鳥に登場する猿田一族出身ということになっており、没設定では『太陽編』に登場する反政府組織のリーダー・猿田の物凄く仲の悪かった実の兄になる予定だった。
