На Земле наступил Апокалипсис, те, кто остался в живых, вынуждены жить в ужасающих условиях. Планета превратилась в свалку, здесь царит насилие и беззаконие, нищета и голод. Над планетой, правда, находится так называемый летающий город, жизнь в котором сильно отличается от той, что творится внизу. В летающем городе живут богатые, обеспеченные люди, здесь красиво и чисто, жизнь тут похожа на сказочный рай. Но проживание в таких условиях доступно далеко не всем. Жители летающего города сбрасывают вниз все отходы, загрязняя таким образом города внизу еще больше. Однажды механик Идо среди отбросов, сброшенных с летающего города, находит поломанную девушку-киборга. Идо приводит киборга в порядок, восстанавливает ее и дает ей имя Алита. Девушка ничего не помнит о прошлой жизни, по кусочкам старается восстановить собственную память. Как оказалось, она в совершенстве владеет боевыми искусствами. Этими талантами она и решила воспользоваться, чтобы заработать денег и попасть наверх, в летающий город. Она становится охотником за головами и охотится на киборгов-преступников, но однажды ей поручают убить того, кого она любит. Алита понимает, что люди более злы и жестоки, нежели машины, ей предстоит познать любовь и горечь утраты.