阿丽塔（罗莎·萨拉扎尔 饰）醒来发现既不记得自己是谁，也不认识这个未来世界。善良的医生依德（克里斯托夫·沃尔兹 饰）收留了阿丽塔，因为他意识到在这被遗弃的机器人外壳下，潜藏着一个有着非凡的心灵。当阿丽塔逐步适应她的新生活和…

故事发生在遥远的26世纪，外科医生依德在垃圾场里捡到了只剩下头部的机械少女将她带回家中，给她装上了本来为自己已故的女儿所准备的义体，并取名阿丽塔。苏醒后的阿丽塔对这个五彩斑斓但却暴力而又残酷的世界产生了浓厚的兴趣，在结识了…