Alita (Rosa Salazar) budzi się bez świadomości w świecie przyszłości, jakiego nie rozumie. Pieczę nad nią rozciąga Ido (Christoph Waltz), przyjemny doktor, jaki uzmysławia sobie, iż w ciele opuszczonego robota mieści się serce oraz świadomość zdrowej dziewczyny o niezwykłej historii. Alita uczy się obecnego życia na drogach niebezpiecznego Miasta Złomu. Podczas kiedy Ido stara się ochraniać ją przed jej własną tajemniczą przeszłością, kolejny partner Ality, Hugo…