Nathan, un programador multimillonario con fama de ermitaño, selecciona a Caleb, un joven empleado de su empresa, para que pase una semana con él en un lugar remoto en las montañas con el objetivo de realizar un test en el que está involucrada su última creación: Ava, un robot-mujer en el que la inteligencia artificial lo es todo.
Ido, un compasivo médico de cíborgs, encuentra a Alita abandonada en el desguace de Iron City. Cuando Alita despierta, no sabe quién es, ni reconoce el mundo en el que se encuentra, todo es nuevo para ella. Ido intentará proteger a Alita de su misterioso pasado, mientras que su nuevo amigo Hugo le ayudará a despertar sus recuerdos. En ese momento, Alita descubre que posee habilidades de combate extraordinarias, que podría usar para salvar a su nueva familia y amigos. Decidida a encontrar la verdad tras sus orígenes, Alita comienza un viaje que le enfrentará a las injusticias de un mundo oscuro y corrupto, descubriendo que sólo ella puede cambiarlo.
Tras la destrucción de un submarino empiezan a cobrar importancia las teorías del profesor mafune, un cientifico que hace 15 años dijo que todavia existía un dinosaurio vivo en el área donde se destruyo el laberinto, asi pues se intentara localizar a mafune el cual lleva años desaparecido ya que esta planeando vengarse de la tierra aliándose con unos alienigenas que pretenden conquistar el planeta.