主角杰克还没有离开地球以前，居住在地下庇护所钢铁城的改造人医生依德在垃圾场里发现一个半机械少女的残躯，将其修复改造成为一名机械少女，取名阿丽塔。

阿丽塔失去了以往的记忆，却有着有如肌肉记忆一般的惊人战斗力。

钢铁城中机械人与人类共存，但也矛盾重重，弱肉强食是这里的唯一生存法则。

初生的阿丽塔懵懂无知，在一起违背依德医生的要求偷跑出家门后，她遇到了双腿依然健全的杰克。