In dit adembenemende avontuur van hoop en wilskracht wordt de cyborg Alita (Rosa Salazar) zonder herinneringen wakker in een post-apocalyptische wereld. Op zoek naar haar verleden ontdekt ze haar ongelooflijke lot.

Het verhaal van Alita: Battle Angel speelt zich een aantal eeuwen in de toekomst af. De achtergelaten cyborg Alita (Rosa Salazar) wordt gevonden op de vuilnisbelt van Iron City door de barmhartige cyber-arts Ido (Christoph Waltz). Hij neemt de bewusteloze Alita mee naar zijn kliniek. Wanneer Alita ontwaakt, heeft ze geen herinnering aan wie ze is en herkent ze de wereld waar ze zich in bevindt niet. Alles is nieuw voor Alita, elke ervaring beleeft ze voor het eerst.

Terwijl ze haar nieuwe leven op de rit probeert te krijgen in de verraderlijke straten van Iron City doet Ido zijn best om Alita af te schermen voor haar mysterieuze verleden.