Radnja filma je smeštena nekoliko vekova u budućnost, u gradu Ajron Siti, u kojem napuštenu Alitu u besvesnom stanju pronalazi suosećajni cyber-lečnik Ido koji je dovodi u svoju kliniku. Kada se Alita probudi, ne seća se tko je, niti prepoznaje svet u kojem se nalazi. Aliti je sve novo, svako iskustvo joj je prvo. Dok uči navigirati svojim novim životom i ulicama Ajron Sitija, Iro je pokušava zaštititi od njezine misteriozne prošlosti, dok joj njezin novi prijatelj sa ulice, Hugo, pokušava pomoći da se seti svoje prošlosti. Između njih dvoje se počne razvijati sve veća zaljubljenost, sve dok smrtonosne snage ne dođu po Alitu i krenu narušavati njezine novostečene odnose. Tada Alita otkriva da ima izvanredne borilačke sposobnosti koje može iskoristiti kako bi spasila svoje voljene. Odlučna da otkrije istinu o svom poreklu, Alita kreće na put koji će je voditi u borbu protiv nepravdi ovog mračnog, korumpiranog sveta.