La ciudad flotante de Zalem alimenta a sus pies una inmensa montaña de basura: otra ciudad donde la ley que predomina es la del más fuerte. El doctor Daisuke Ido, un ingeniero de cyborgs, encuentra entre los desperdicios la cabeza de una hermosa androide a la que decide reparar. Ido la bautiza como Gally, que más tarde será Alita.
La situación del mundo donde ha vuelto a la vida no es nada alentador. Las condiciones de vida son pésimas y mafias de gángsters dominan la zona. Alita no recuerda su pasado, pero posee unas sorprendentes habilidades de combate...