В двадцать шестом веке началась разрушительная война людей против разумных машин. Последние потерпели сокрушительное поражение и были полностью уничтожены.

С того момента прошло три сотни лет. Доктор медицины по имени Идо обнаруживает тяжело раненную девушку по имени Алита. Она страдает от частичной амнезии и утверждает, что родом из двадцать шестого столетия. Подлатав пациентку, врач обнаруживает, что часть ее органов заменены аугментациями. Таким образом, главная героиня является единственным ныне функционирующим киборгом на Земле. Решив не разглашать этот факт, Идо позволяет Алите жить среди людей и заниматься работой наемницы. Однажды, девушка обнаруживает громадный космический корабль в коридорах которого находится экзоскелет. Данное устройство каким-то образом связано с главной героиней. После таких откровений, она начинает злиться на Идо, который знал всю правду о происхождении девушки, но скрывал факты. В расстроенных чувствах, Алита отправляется в город и вступает в противостояние с боевым роботом центурионом, из которого выходит победительницей. Это привлекает внимание.