特工格雷格里奥（安东尼奥班德拉斯 Antonio Banderas 饰）和英格丽德（卡拉古奇诺 Carla Gugino 饰）是世界上最顶尖的特工，两人在一次任务中相遇，然后就一发不可收拾的堕入了爱河，从此世界上就少了两名出色的特工，多了一个幸福的家庭…

故事发生在遥远的26世纪，外科医生依德在垃圾场里捡到了只剩下头部的机械少女将她带回家中，给她装上了本来为自己已故的女儿所准备的义体，并取名阿丽塔。苏醒后的阿丽塔对这个五彩斑斓但却暴力而又残酷的世界产生了浓厚的兴趣，在结识了…