这部电影是根据一部科幻日本漫画改编的。主要讲述了一德博士在废铁镇的垃圾堆里发现了一艘沉船的故事。在确定残骸的大脑和心脏没有受损后，他把它带回家，利用先进的人造技术为她制造了一个身体，成为了一个完整的人造少女。女孩醒来后失去了记忆，于是Ed医生给她取名为Alita。从那以后，阿丽塔和埃德博士住在一起，并遇到了她最喜欢的男孩雨果。阿丽塔已经逐渐适应了她所生活的世界。
不久之后，大量的妇女开始在镇上被谋杀。期间，阿丽塔发现一德医生可疑，于是跟踪一德医生。结果她发现一德博士是猎人战士，真凶是格鲁什卡一伙。阿丽塔在和格鲁伊什卡战斗的时候脑子里闪过一些片段，那是她之前的记忆。格鲁什卡也趁阿丽塔发呆的时候逃走了。在和雨果等人玩耍时，阿丽塔发现了一艘火星联盟飞船的残骸。令人惊讶的是，阿丽塔能够操纵残骸，找到火星人留下的人造躯体。阿丽塔想要彻底打败格鲁什卡，所以她想让艾德医生为她换上新的身体，但是艾德医生拒绝了。
被艾德博士拒绝后，阿丽塔来到猎人战士的聚集地招募同伴讨伐格鲁伊什卡，却遭到了其他猎人战士的嘲笑。阿丽塔正在和其他猎人战士比赛，这时格鲁伊什卡突然闯进来，和阿丽塔打了起来。虽然阿丽塔的身体被格鲁伊什卡摧毁，但还是重创了对方。看着被摧毁的阿丽塔，埃德博士别无选择，只能穿上她的新身体。身负重伤的格鲁什卡找到维克多和伊莱恩为她修复身体。原来塞勒姆的罗亚博士是这一切的幕后黑手，他窥探了阿丽塔的内心。
有了新的身体，阿丽塔变得更加强壮。在得知雨果的梦想是攒钱去天空之城洗冷水澡后，她决定和雨果一起工作。雨果鼓励阿丽塔参加移动球赛并赢得奖金。事实上，雨果私下是维克多的人。他最初设计的是阿丽塔，虽然在和阿丽塔相处的过程中，他逐渐喜欢上了阿丽塔。阿丽塔在手游上被大家围攻，雨果也被追杀。阿丽塔在游戏进行到一半的时候冲过去救雨果，但是雨果还是因为杀人而被追杀，于是雨果想溜到塞勒姆，但是最后被罗亚杀死了。最终，阿丽塔杀死了维克多，并决定参加手机游戏，以赢得通往塞勒姆的门票。在赛场上，她手持钢刀向罗亚示威。
除了一些背景，这部电影前期也隐藏了很多伏笔。如果看片子的时候不够细心，很容易漏掉细节，导致后期看不懂。例如，阿丽塔从远处感应到火星航母的残骸，并能够控制火星航母。比如她第一眼看到自己的新身体，就有一种熟悉感，暗示着阿丽塔来自火星。而且，在第二次与格鲁伊什卡见面时，阿丽塔脸上画的两条线是火星人的战斗标志，暗示着阿丽塔的身份是一名机甲战士；雨果的悲剧也隐藏在前期。他一直在为维克多工作，注定他和阿丽塔是对立的一方，最后都不会有好下场。
这部电影的主题其实是想表达一个军人无论在哪里都不会忘记自己的本能和责任，只是世界观太庞大，120分钟的短暂时间说不清楚，影响了观影的感觉。同时，剧中插入了过多的爱情情结，容易将观众的视线引入歧途。但这部作品也有很多突出的地方，比如流畅华丽的打斗场面，出色的特效，还有一些中国元素夹杂其中。比如阿丽塔的拳击就有咏春的影子，这部作品通过阿丽塔的坚韧向我们展示了显示器的尊严。无论我们面临什么困难，我们都不能轻易放弃。