Alita (Rosa Salazar) budzi się bez pamięci w świecie przyszłości, którego nie poznaje. Opiekę nad nią roztacza Ido (Christoph Waltz), sympatyczny doktor, który uświadamia sobie, że w ciele porzuconego cyborga kryje się serce i dusza młodej kobiety o niezwykłej przeszłości. Alita uczy się nowego życia na ulicach zdradliwego Miasta Złomu. Podczas gdy Ido stara się chronić ją przed jej własną tajemniczą historią, nowy przyjaciel Ality, Hugo (Keean Johnson), twierdzi, że zna sposób, by przywrócić jej pamięć.