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.

2003 im Irak: Kurz nach der Eroberung Bagdads durch die USA rückt der US-Armee-Offizier Roy Miller mit seinem Team an, um die besetzten Gebiete zu kontrollieren. Diese abgesicherte "Green Zone" müssen sie bald darauf verlassen, um einer Spur nachzugehen, die sie zu Massenvernichtungswaffen führen soll. Doch die Fährte führt in eine Sackgasse: Sie stoßen nur auf Sprengfallen. Nach und nach stellt Roy Miller mit sein Team fest, dass sie nur Marionetten in einer ausgefeilten Verschwörung sind.