Iron City, an 2563. Alita se réveille dans un monde qu'elle ne connaît pas, dénuée de tout souvenir. Le docteur Dyson Ido découvre cette cyborg en piteux état et la répare dans sa clinique. Alita découvre peu à peu ses capacités physiques incroyables qu'elle va devoir mettre à profit pour arrêter ceux qui menacent Iron City. Si elle gagne ce combat sans merci, elle pourra enfin connaître ses origines et sauver le monde qui l'entoure.