Em um futuro distópico, a ciborgue Alita é encontrada em um ferro velho por um médico que a reconstrói e lhe dá um novo corpo. Sem memória de seu passado, ela tenta descobrir sua identidade enquanto vive na violenta Cidade da Sucata. Alita se torna uma caçadora de recompensas e enfrenta criminosos brutais, conflitos morais e conspirações que envolvem a cidade flutuante Zalem. Conforme recupera fragmentos de suas lembranças, ela descobre habilidades de combate extraordinárias e precisa decidir que tipo de pessoa deseja ser em um mundo cruel.