故事发生在遥远的26世纪，外科医生依德在垃圾场里捡到了只剩下头部的机械少女将她带回家中，给她装上了本来为自己已故的女儿所准备的义体，并取名阿丽塔。苏醒后的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…

一个幼儿园老师发现她班上有一个5岁的潜在天才，她迷上了这个孩子，为了培养他的天赋，她在危险而绝望的道路上盘旋而下。