Auf der Erde sind im 26. Jahrhundert 300 Jahre nach dem großen Krieg die gesellschaftlichen Systeme zerfallen. Bei seiner Suche nach Cyborg-Technologie rettet der mysteriöse Wissenschaftler Dr. Ido aus einem Schrotthaufen eine weibliche Cyborg. Er flickt die künstliche Frau, deren Körper bis auf ihr menschliches Gehirn aus Maschinenteilen besteht, wieder zusammen, und wird zu einer Art Ersatzvater für sie. Doch Alita ist ein gefährliches Wesen. Sie kann sich nicht erinnern, wer sie ist oder woher sie kommt. Dr. Ido jedoch glaubt, dass sie diejenige ist, die den Kreislauf von Tod und Zerstörung, der von Tiphares zurückgelassen wurde, durchbrechen kann. Um ihrer wahren Bestimmung zu folgen, muss Alita kämpfen und töten. Als ein Geschenk des Himmels ist sie doch auch ein Engel des Todes.

Boston, 15. April 2013 - Wie jedes Jahr zieht es tausende Läufer und Zuschauer aus aller Welt an die Strecke des beliebten Bostoner Marathons. Doch die Feierlichkeiten verstummen schlagartig, als zwei Sprengsätze an der Zielgeraden detonieren. Noch ist unklar, ob den Explosionen weitere folgen werden. Aber Police Sergeant Tommy Saunders versucht einen klaren Kopf zu bewahren und die ersten Rettungseinsätze zu koordinieren - obwohl seine Frau Carol beinahe selbst den Detonationen zum Opfer gefallen wäre. Für die Ermittler beginnt ein packender Wettlauf gegen die Zeit und eine der nervenaufreibendsten Großfahndungen in der Geschichte Amerikas nimmt seinen Lauf...