Svet vzdialenej budúcnosti nie je ideálnym miestom na život, ale žijú v ňom ľudia, ktorí nezištne pomáhajú druhým. Napríklad kyberlekár Ido (Christoph Waltz) prehľadáva skládky odpadu, aby našiel funkčné časti, ktoré môže implantovať ľuďom, ktorí prišli o časť tela. Tak objaví Alitu (Rosa Salazarová), poškodeného kyborga so srdcom a dušou dospievajúceho dievčaťa, a privedie ju späť k životu.
Po prebudení Alita nevie vôbec nič. Nepamätá si svoju minulosť, nepozná svet okolo seba, ale okamžite nasáva množstvo nových informácií. Alitu do života jej rovesníkov uvedie Hugo (Keean Johnson), mladý rebel s motorkou, ktorý na ňu urobí dojem hneď pri prvom stretnutí. Vďaka svojej zvedavosti sa Alita dozvedá aj o odvrátenej strane Železného mesta, kde žije spolu s doktorom Idom.
Vďaka fyzickej konfrontácii s miestnym podsvetím v sebe objaví mimoriadne, smrteľné schopnosti. V tej chvíli sa dostane do hľadáčika skupiny zabijakov, ktorí terorizujú mesto, ale teraz dostali jedinú úlohu - nájsť a zničiť Alitu. Z obyčajnej kyberdievky sa stane bojový anjel. A konečne si spomenie, čo je jej poslaním...
