La historia habla sobre Alita, un cyborg amnésico que es encontrada por el Doctor Daisuke Ido entre la chatarra arrojada desde Tiphares, la utópica ciudad flotante. Ido reconstruye a Alita y la adopta como su hija, pero a medida que pasa el tiempo, queda claro que Alita oculta habilidades de pelea tan grandes como misteriosas. Ante esto y como una forma de descubrir su propio pasado, se pondrá a prueba frente a situaciones que estimulen y hagan florecer estas habilidades, de forma que pueda obtener respuestas sobre su origen. Con este objetivo se enfrentará a diversos enemigos cumpliendo roles tales como cazador guerrero, corredora de Motorball, agente de seguridad y muchos otros que pondrán en riesgo su vida, mas adelante, su historia la llevará a enfrentar retos aún mayores y peligrosas criaturas fuera del planeta.