Século XXVI. Depois de uma guerra sem precedentes que abalou o progresso científico e quase extinguiu a raça humana, a lei do mais forte predomina sobre todas as outras. Alita é uma jovem ciborgue que um dia é encontrada em pedaços pelo Dr. Dyson Ido, um cientista que a leva para o seu laboratório e lhe dá um novo corpo. Com uma enorme capacidade para as artes marciais e uma força e agilidade fora do comum, Alita usa o seu novo corpo de forma prodigiosa, transformando-se numa autêntica máquina letal. Mas, apesar de acarinhada por todos, ela debate-se com um conflito interior que a impele a descobrir a toda a verdade sobre a sua origem.