故事发生在遥远的阿丽26世纪，外科医生依德（克里斯托弗·瓦尔兹 Christoph Waltz 饰）在垃圾场里捡到了只剩下头部的塔战机械少女将她带回家中，给她装上了本来为自己已故的斗天最新泛目录站群程序女儿所准备的义体，并取名阿丽塔（罗莎·萨拉扎尔 Rosa Salazar 饰）。阿丽苏醒后的塔战阿丽塔对这个五彩斑斓但却暴力而又残酷的世界产生了浓厚的兴趣，在结识了青年雨果（基恩·约翰逊 Keean Johnson 饰）后，斗天阿丽塔开始接触名为机动球的阿丽运动，并在比赛中展现出了惊人的塔战格斗天赋。　　在废铁城居民们的斗天最新泛目录站群程序头顶，漂浮着巨大的阿丽浮空城市撒冷，废铁城居民们的塔战一切劳作和付出，都是斗天为了给撒冷提供继续运作的燃料。在大财阀维克特（马赫沙拉·阿里 Mahershala Ali 饰）所设立的阿丽机动球比赛中，最终获得冠军的塔战人能够获得前往撒冷生活的资格，阿丽塔决定利用自己的斗天格斗天赋参加比赛，却被卷入了一个巨大的阴谋之中。