Pada tahun 2563, perang katastropik yang dikenal sebagai "Kejatuhan" telah membuat Bumi hancur.
Baca Juga: Film Chris Evans Terbaik Dari Kartu Hingga Superhero
Saat memeriksa kota rongsokan metropolis bernama Iron City, ilmuwan cyborg Dr. Dyson Ido menemukan cyborg wanita tanpa tubuh dengan otak manusia yang sepenuhnya utuh.
Ido membangun kembali cyborg tersebut, yang tidak memiliki ingatan tentang masa lalunya, dan menamainya "Alita" sesuai nama putrinya yang telah meninggal, bahkan memasangnya di tubuh yang telah ia bangun untuk Alita 'asli' sebelum ia dibunuh oleh cyborg yang gila.
Alita berteman dengan seorang remaja laki-laki bernama Hugo, yang bermimpi pindah ke kota langit yang kaya, Zalem.
Hugo memperkenalkannya pada olahraga kompetitif Motorball, perlombaan pertarungan royale di mana cyborg bertarung sampai mati.
Alita menemukan bahwa Ido adalah Hunter-Warrior(pemburu bayaran) ketika dia mengikutinya suatu malam dan mereka bertemu tiga pembunuh cyborg yang dipimpin oleh Grewishka.
Ketika Ido terluka, Alita secara naluriah menyerang cyborg, menewaskan dua dari mereka sementara merusak Grewishka sebelum ia mundur di bawah tanah.
Meskipun Alita menemukan kembali keahliannya dalam seni bela diri kuno "Panzer Kunst", Ido mencegahnya dari menjadi Hunter-Warrior.