Alita (Rosa Salazar) kim olduğunu veya nereden geldiğini bilmediği bir halde tanımadığı bir gelecekte uyanır. Şefkatli bir doktor olan Ido (Christoph Waltz) onu yanına alır ve cyborg görüntüsünün altında olağanüstü bir geçmişe sahip genç bir kadının kalbi ve ruhu olduğunu fark eder. Alita yeni hayatına alışmaya çalışırken, Doktor Ido da onu gizemli geçmişinden korumaya çalışır. Yeni arkadaşı Hugo (Keean Johnson) ise Alita’nın anılarını tetiklemesine yardımcı olmak ister. Bu sırada şehri yöneten tehlikeli ve yozlaşmış güçler Alita’nın peşine düşer. Eşi benzeri görülmemiş dövüş yeteneklerine sahip olduğunu fark eden Alita, geçmişine dair bir ipucu elde eder. Tehlikeli insanlarla karşı karşıya olan Alita, arkadaşlarının, ailesinin ve dünyasının kurtarılmasında kilit rol oynayacaktır.