Sayborg olan genç Alita kim olduğunu veya nereden geldiğini bilmediği bir halde, tanımadığı bi gelecekte uyanır. Şefkatli bir doktor olan Ido onu yanına alır ve sayborg 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 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.