Alita merupakan seorang robot atau cyborg, pada awalnya Alita bernama 99. Dia diciptakan untuk menghancurkan kota diatas langit, Zalem. Pada saat melakukan misi penghancuran, Alita kalah dan jatuh ke tempat pembuangan dikota Besi (Iron City).
Lalu 300 tahun kemudian, seorang dokter bernama Ido, menemukan kepala dari Alita yang tubuh nya telah hancur. Ido melihat bahwa otak dari kepala Alita masih berfungsi. Maka dibawalah ketempat Ido untuk diselidiki dan dibuatkan tubuh baru oleh Ido. Tubuh yang dibuatkan untuk Alita adalah tubuh yang awalnya dibuatkan untuk anaknya Ido, tetapi anaknya telah meninggal.
Setelah memiliki tubuh dan terbangun dari tidurnya, Alita mulai mengelilingi Iron City untuk mencari tahu siapa dia sebenarnya. Saat sedang berjalan jalan, dia melihat tindakan kriminal, dia pun tidak bisa tinggal diam dan mengalahkan orang jahat itu. Dia menggunakan seni bela diri yang sudah lama hilang dan hanya bisa dikuasai oleh cyborg kelas atas seperti Alita.
Tidak lama kemudian, Alita mengikuti kompetisi bernama Motorball. Apabila memenangkan kompetisi ini, orang yang menang tersebut bisa mendapatkan tiket untuk naik ke Zalem. Pemimpin dari, Vector menginginkan Alita mati karena membutuhkan suku cadang dari tubuhnya. Tetapi faktanya berbalik, semua anak buah Vector mati dihancurkan oleh Alita seorang diri.
Lalu alita mungkin akan mendapatkan tiket untuk naik ke Zalem, dan melanjutkan misinya seorang diri, yaitu menghancurkan Zalem.