Действие разворачивается в мрачном и хаотичном Иронесбурге, последнем крупном городе на постапокалиптической Земле XXVI века. Среди мусора и обломков старых технологий врач-механик Доктор Идо находит останки женского киборга и, вопреки строгому запрету, восстанавливает её. Новая обитательница города, получившая имя Алита, лишена воспоминаний, но её тело хранит инстинкты смертоносного бойца.
Американский майор Фрэнк Кросс, отличившийся в прошлых операциях, получает ответственный пост военного помощника президента. Его главная задача — постоянное хранение и контроль «чемоданчика» — портативного компьютера с кодами запуска межконтинентальных ядерных ракет. Эта система, известная как «ядерный чемоданчик», обеспечивает президенту возможность отдать приказ о возмездии из любой точки мира.