故事發(fā)生在遙遠的26世紀，外科醫(yī)生依德（克里斯托弗·瓦爾茲 Christoph Waltz 飾）在垃圾場里撿到了只剩下頭部的機械少女將她帶回家中，給她裝上了本來為自己已故的女兒所準備的義體，并取名阿麗塔（羅莎·薩拉扎爾 Rosa Salazar 飾）。蘇醒后的阿麗塔對這個五彩斑斕但卻暴力而又殘酷的世界產(chǎn)生了濃厚的興趣，在結(jié)識了青年雨果（基恩·約翰遜 Keean Johnson 飾）后，阿麗塔開始接觸名為機動球的運動，并在比賽中展現(xiàn)出了驚人的格斗天賦。在廢鐵城居民們的頭頂，漂浮著巨大的浮空城市撒冷，廢鐵城居民們的一切勞作和付出，都是為了給撒冷提供繼續(xù)運作的燃料。在大財閥維克特（馬赫沙拉·阿里 Mahershala Ali 飾）所設立的機動球比賽中，最終獲得冠軍的人能夠獲得前往撒冷生活的資格，阿麗塔決定利用自己的格斗天賦參加比賽，卻被卷入了一個巨大的陰謀之中。