本片根據木城幸人同名漫畫改編而成，故事設定在26世紀，那時科技已經可以重塑人類的大部分器官，不少人都換上了機械的身體。主人公艾德某天在垃圾堆裏找到壹個少女的機械殘軀。艾德把她救活並將其命名為阿麗塔，但她已失去了以前的記憶。在壹次偶然的機會下，艾德發現阿麗塔原來有著超強的戰鬥力，註定了她的使命就是要不停的戰鬥……