故事基本以打斗为主，情节没看过原著的人很难看明白。真人与动画人物同框，感觉不违和，了不起！

在一场外星人火联侵入地球人的天坠之战后，地球分成两个世界，地面是钢铁城，生活着地位较低的人类和改造人，且为撒冷城提供各种服务保障；半空中悬浮着撒冷城，生活着地位较高的人类，且控制着钢铁城。钢铁城有个赏金猎人组织，负责清除被悬赏的杀人犯，人们可以自由去申请担当赏金猎人。钢铁城有一种运动叫机动球，参加者自由杀戮，最终获胜者据说可以进入撒冷城。钢铁城的医生不仅治病，更主要的是给人类进行机械化改造，只要大脑还未死，就可以被改造成各种形体的人类。所以，金属设备最受欢迎，人们经常到撒冷城扔到地面的金属垃圾场寻找可以再利用的金属材料。医生伊德与妻子本来是生活在撒冷城，因女儿生病被赶下来，梦想着再次回去，所以女儿参加了机动球比赛，却丧命于此。伊德在金属垃圾场发现了一个还活着的女孩头颅，颇像死去的女儿，把她带回来复活，并取名阿丽塔。阿丽塔复活后，对自己的前生一无所知，慢慢学习适应钢铁城的生活。阿丽塔遇到男孩吉姆，爱上了他，跟着他接触到机动球。伊德也是一名赏金猎人，被人陷害，被阿丽塔救了。阿丽塔展现了不同于人类的战斗天赋，在打斗中恢复了一点点记忆，于是也去当赏金猎人，希望回忆起更多的东西。吉姆带阿丽塔到湖边，看湖中火联攻击地球时陷落在湖中的舰船。阿丽塔不由自主进入船中，打开机关，找到一具战甲。撒冷城的控制者诺瓦派格鲁人杀死阿丽塔，抢阿丽塔的心脏，阿丽塔打败格鲁人，自己也只剩半个身子。伊德认出阿丽塔是火联人，心脏和战甲都是无法复制的已经失传的先进火联技术，重新用火联机甲身体复活了阿丽塔。吉姆是伤害改造人抢劫改造人身体零件的抢劫犯，爱上阿丽塔后计划退出。但他梦想能到撒冷城，鼓动阿丽塔参加了机动球比赛，希望获得冠军去撒冷城。但这其实是个陷阱，是诺瓦设计让其他参赛者杀死阿丽塔。吉姆在劝说同伙退出抢劫任务时被追杀，阿丽塔从赛场跑出来解救他，但他被杀死了。伊德把他改造复活，他非要从天地间的供货管道进入撒冷城，却被杀死了。阿丽塔找到诺瓦在地球的傀儡，并杀死了他。然后她去参加机动球比赛，获得冠军，以此计划进入撒冷城找诺瓦。