Trên bãi phế liệu, ánh nắng chói chang chiếu lên những đống rác đầy mùi hôi thối, tạo nên một bức tranh u ám và tuyệt vọng. Trong cảnh vật náo nhiệt của sự hoang tàn, một cô gái trẻ nằm bất động trên cát, cơ thể cô như một bức tranh kỳ dị kết hợp giữa những bộ phận người và máy. Bác sĩ Ido, một người đàn ông với vẻ ngoài lạnh lùng nhưng tận tâm, nhặt lên cô gái và mang về nhà.
Cô gái tỉnh dậy, ánh mắt nhòe nhoắt không hiểu chuyện gì đang xảy ra. Ido đặt cho cô gái tên là Alita và dần dần hồi phục lại cơ thể cho cô. Alita không biết về quá khứ, nhưng trong tâm hồn cô, có những hồi ức hỗn độn và những bí mật chưa được khám phá.
Ngày một, khi Alita khám phá bí mật về mình, cô hiểu rằng mình không chỉ là một người máy bình thường. Trong tầm tay mình, Alita cảm nhận một sức mạnh lạ kỳ và một nhiệm vụ cao cả hơn hẳn cuộc sống bình thường. Với trí tuệ và sức mạnh ngoại hình, Alita quyết định đứng lên chiến đấu với những thế lực đen tối để bảo vệ những người yếu đuối, và tìm kiếm câu trả lời cho danh tính và mục đích của mình trong cuộc hành trình đầy gian nan.