Die Erde im 26. Jahrhundert: 300 Jahre nach dem großen Krieg sind die gesellschaftlichen Systeme zerfallen. In einem Haufen Schrott stößt der Cyber-Doktor Dyson Ido auf die Überreste eines weiblichen Cyborgs. Bis auf ihr menschliches Gehirn besteht ihr Körper aus Maschinenteilen. Er flickt sie wieder zusammen und wird ein Ersatz-Vater für die künstliche Frau namens Alita. Obwohl die Gerettete keine Erinnerungen an die Vergangenheit hat, zeigt sich bald, dass sie beachtliche Kampf-Fertigkeiten besitzt. Diese Gabe bringt sie dazu, als Kopfgeldjägerin zu arbeiten.