故事发生在遥远的26世纪外科医生依德在垃圾场里捡到了只剩下头部的机械少女将她带回家中给她装上了本来为自己已故的女儿所准备的义体并取名阿丽塔苏醒后的阿丽塔对这个五彩斑斓但却暴力而又残酷的世界产生了浓厚的兴趣在结识了青年雨果后阿丽塔开始接触名为机动球的运动并在比赛中展现出了惊人的格斗天赋在废铁城居民们的头顶漂浮着巨大的浮空城市撒冷废铁城居民们的一切劳作和付出都是为了给撒冷提供继续运作的燃料在大财阀维克特所设立的机动球比赛中最终获得冠军的人能够获得前往撒冷生活的资格阿丽塔决定利用自己的格斗天赋参加比赛却被卷入了一个巨大的阴谋之中……