Situada varios siglos en el futuro, la abandonada ciborg Alita (Rosa Salazar) es encontrada en el vertedero de Iron City por Ido (Christoph Waltz), un ciber-doctor compasivo quien se la lleva inconsciente a su clínica. Cuando Alita se despierta no tiene recuerdo alguno de quien es, y ni siquiera reconoce el mundo en el que se encuentra. Todo es nuevo para Alita, toda experiencia la está viviendo por primera vez. Conforme aprende a navegar a través de su nueva vida y por las calles traicioneras de Iron City, Ido intenta proteger a Alita de su pasado misterioso, mientras que, por otro lado, su nuevo amigo Hugo (Keean Johnson), un hombre de calle astuto, le ofrece ayudarla a desencadenar sus recuerdos.
