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,在结识了青年雨果后,阿丽塔开始接触名为机动球的运动,并在比赛中展现出了惊人的格斗天赋。
在废铁城居民们的头顶,漂浮着巨大的浮空城市撒冷,废铁城居民们的一切劳作和付出,都是为了给撒冷提供继续运作的燃料。在大财阀维克特所设立的机动球比赛中,最终获得冠军的人能够获得前往撒冷生活的资格,阿丽塔决定利用自己的格斗天赋参加比赛,却被卷入了一个巨大的阴谋之中。。维克多和女友玛丽生活在纽约,工作不顺、第一个孩子即将要出生,女友计划着买房和家具,一系列的压力让维克多喘不过气来。某天维克多再次遇见了在地铁站遇见的那个女人。那个女人的母亲刚刚离世,同病相怜的两人驱车来到了一片森林里,在寒冷的冬天依偎着过了一晚。可自我欺骗似的逃避根本解决不了问题,最终,维克多还是不得不回去面对压力。。