Film je postavljen nekaj stoletij v prihodnost, v Iron Cityju, kjer zapuščeno Alito nezavedno najde simpatični kiber zdravnik Ido, ki jo pripelje na svojo kliniko. Ko se Alita zbudi, se ne spomni, kdo je, niti ne prepozna sveta, v katerem je. Aliti je vse novo, vsaka izkušnja je na prvem mestu. Ko se nauči krmariti po svojem novem življenju in ulicah železnega mesta, jo Iro skuša zaščititi pred svojo skrivnostno preteklostjo, medtem ko ji njen novi ulični prijatelj Hugo poskuša pomagati, da se spomni svoje preteklosti. Med njima se razvija vse večja navala, dokler po Alito ne pridejo smrtonosne sile in ne prekinejo njenega novega odnosa. Nato Alita odkrije, da ima izredne borilne veščine, ki jih lahko uporabi za reševanje svojih ljubljenih. Odločena, da bo odkrila resnico o svojem izvoru, se Alita poda na pot, ki jo bo vodila v boju proti krivicam tega temačnega, pokvarjenega sveta.

Da bi za vselej odpravili vsakršno vojskovanje, sovražnost in konflikte med ljudmi, ki so skoraj uničili civilizacijo, se človeštvo v futurističnem svetu odloči ukiniti vse, kar buri čustva in strasti ali povzroča jezo. Knjige, umetnost in glasba so prepovedani, ljubezen – celo do lastnih otrok ali partnerjev – pa je postala zločin. Zapovedana kemična sredstva zatirajo čustvovanje ljudi, posebni odredi izurjenih mož postave pa skrbijo za red in mir. A prav eden od njih prekrši zapoved o obveznem odmerku zdravila proti čustvovanju in v novo prebujeni ozaveščenosti ugotovi, da stvari še zdaleč niso take, kakršne so se mu zdele dotlej.