De zon is aan het sterven. Het uitdovingsproces wordt voorafgegaan door een uitzetting van de zon, waardoor de temperatuur op aarde zal oplopen tot boven de 100 graden. Om de menselijke beschaving te redden, stellen wetenschappers een ontsnappingsplan op dat de hele mensheid in veiligheid zal brengen.
De nabije toekomst. De president van de Verenigde Staten huurt een groep huurlingen in. Hij geeft hen de opdracht af te reizen naar een onderzoeksfaciliteit om een buitenaards wapen in beslag te nemen.
'Alita: Battle Angel' draait om de lotgevallen van een schijnbaar afgeschreven vrouwelijke cyborg die gered wordt door een dokter en een tweede leven krijgt. Van haar eerste herinnert ze zich niets, hoewel haar aanzienlijke vaardigheden in de martial arts een dodelijk beroep suggereren.