醒来后,阿丽塔对这个多姿多彩但暴力残酷的世界产生了浓厚的兴趣。在遇到年轻的雨果(基安·约翰逊饰演)后,阿丽塔开始从事一项名为机动球的运动,并在比赛中展现出惊人的格斗天赋。在废铁城居民的头顶上,漂浮着一座巨大的漂浮城市,名叫塞勒姆。他们所有的劳动和努力都是为了给塞勒姆的持续经营提供燃料。在大亨维克多(马赫沙拉·阿里饰演)举办的摩托球比赛中,最终赢得冠军的人可以有资格住在塞勒姆。阿丽塔决定利用自己的格斗天赋参加比赛,但却陷入了一场巨大的阴谋。
故事发生在明星学园的十年黑组之中,那是一个由十二名顶尖暗杀者所组成的神秘班级,这一次,致使她们齐聚一堂的,是一位名叫一之濑晴(金元寿子 配音)的平凡女生,她是这十二个冷酷杀手共同的目标。