Через несколько веков в будущем брошенную Алиту в свалке Железного города находит милосердный кибер-доктор Идо и забирает её в свою клинику. Когда Алита приходит в себя, она не помнит, кто она, и в чем ее призвание. Всё ново для Алиты в этом мире, каждый опыт – первый. В то время как она учится жить на коварных улицах Железного города, Идо пытается оградить Алиту от таинственного прошлого. Но ее новый друг Уго предлагает девушке помощь в возвращении ее воспоминаний. Молодые люди сближаются, пока смертоносные силы не приходят за Алитой с угрозой для ее вновь обретенных отношений. Именно тогда девушка-киборг обнаруживает, что у нее есть экстраординарные боевые способности, которые она сможет использовать для спасения новых друзей и семьи. Решив узнать правду о своем происхождении, Алита отправляется в путешествие, которое навлечёт на нее всю несправедливость темного порочного мира, и тогда она поймет, что молодая женщина в одиночку способна изменить мир, в котором живет.