Над нижнім містом для бідняків розташувалося місто багатіїв Залем, яке є останнім після 2563 року, через 300 років після того, як на Землі сталася катастрофічна міжпланетна Велика війна. З Залема постійно викидаються відходи, серед яких знаходиться дівчина-кіборг, чий мозок і серце все ще функціонують. Доктор Дайсон Ідо виявляє кинуту дівчину без свідомості на звалищі, а потім відвозить в свою клініку. Надавши роботизоване тіло своєї дочки, Ідо дає їй ім'я Аліта. Проте прокинувшись, героїня зовсім не пам'ятає хто вона і не дізнається світ, в якому знаходиться. Аліта також не може згадати, що сталося до того, як доктор знайшов її. Незабаром до Алити починає повертатися пам'ять, завдяки чому вона згадує своє минуле і все більше усвідомлює, що є не звичайною дівчиною-кіборгом, ...