故事设定在26世纪，一个名叫艾德（克里斯托弗·瓦尔兹 饰）的改造人医生在废料场发现了一个半机械少女的残骸，将其带回家中进行修复。少女恢复意识后失去了记忆，艾德给她取名为阿丽塔（罗莎·萨拉查 饰）。阿丽塔在逐渐适应新生活的同时，也发现了自己身体里蕴藏着强大的战斗...