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，给她装上了义体，取名阿丽塔。阿丽塔对这个世界产生了兴趣，并开始接触机动球运动。在废铁城居民们的头顶，漂浮着巨大的浮空城市撒冷，阿丽塔决定利用自己的格斗天赋参加机动球比赛，却卷入了一个巨大的阴谋之中。