Події фільму відбуваються через 300 років після руйнівної війни, відомої як «Падіння». Блукаючи по звалищі Залізного міста в пошуках корисних компонентів, доктор Дайсон Ідо знаходить майже знищену дівчину-кіборга, після чого відновлює її і називає на честь своєї покійної дочки АЛІТА. Втративши всіх спогадів про себе і світ, який її оточує, цікава Алита починає пристосовуватися до життя в Залізному місті, дізнаючись багато цікавої інформації. Але коли дівчина виявляє, що володіє надзвичайними бойовими здібностями, вона вирішує розкрити таємницю свого походження.