日野明幸（由真祖和惠子配音）从小就失去了父母，被叔叔收养。他的悲惨命运给秋雨的肩上戴上了沉重的枷锁。白丽玲高中以其培养完美少女的能力而闻名世界。
濑川诚人（玉木宏 饰）是一个大学新鲜人，他不愿参加学校的开学典礼而选择了在校园附近闲逛。他在马路旁遇到了里中静流（宫崎葵 饰），她古怪的行径使热爱摄影的诚人忍不住按下了快门。自此静流喜欢上了诚人，可诚人只当她是朋友。
故事发生在遥远的26世纪。外科医生伊德（克里斯托弗·沃尔茨克里斯托弗·沃尔兹饰）抱起一个只剩下头的机械女孩，把她带回家。她安装了最初为她死去的女儿准备的尸体，取名为Alita（罗莎·萨拉扎尔饰）。
