Alita wacht ohne jede Erinnerung daran, wer sie ist, in einer fremden Welt auf. Sie wird sie vom Arzt und Cyborg-Wissenschaftler Ido aufgenommen. Während Alita lernt, sich in ihrem neuen Leben und den gefährlichen Straßen von Iron City zurechtzufinden, wird sie von den todbringenden und korrupten Mächten, welche die Stadt beherrschen, ins Visier genommen. Nur mit ihren einzigartigen Kampfkünsten kann sie ihre Freunde noch retten.