Alita (
Rosa Salazar) budzi się, nie wiedząc, kim jest w obcym jej świecie przyszłości. Trafia pod opiekę Ido (
Christoph Waltz), empatycznego cyberfizyka, który wyczuwa, iż głęboko w rdzeniu tego porzuconego cyborga kryje się serce i dusza młodej dziewczyny z niezwykłą przeszłością. Podczas gdy Alita poznaje swoje nowe życie oraz niebezpieczne ulice Miasta złomu, Ido próbuje chronić ją przed jej tajemniczą przeszłością. Natomiast jej nowy przyjaciel Hugo (
Keean Johnson), który doskonale porusza się po mieście, chce pomóc jej odzyskać wspomnienia. Jednak dopiero gdy śmiertelnie niebezpieczne i skorumpowane siły, rządzące miastem pod wodzą Vectora (
Mahershala Ali), zaczynają ścigać Ido i Alitę, dziewczyna odkrywa wskazówkę dotyczącą jej przeszłości. Okazuje się, iż ukrywa w sobie niezwykłe zdolności do walki, które elity będą chciały za wszelką cenę ujarzmić. Jeśli uda jej się umknąć przed ich szponami, może być kluczem do ocalenia przyjaciół, rodziny i świata, który zdążyła już pokochać.