Ido, un compassiu metge de cíborgs, troba Alita abandonada en el desballestament d'Iron City. Quan Alita desperta, no sap qui és, ni reconeix el món on es troba, tot és nou per a ella. Ido intentarà protegir Alita del seu misteriós passat, mentre que el seu nou amic Hugo l'ajudarà a despertar els records. En aquest moment, Alita descobreix que té habilitats de combat extraordinàries, que podria utilitzar per salvar la seva nova família i amics. Decidida a trobar la veritat després dels seus orígens, Alita comença un viatge que l'enfrontarà a les injustícies d'un món fosc i corrupte, descobrint que només pot canviar-la.