托尼（维果·莫腾森 Viggo Mortensen 饰）是一个吊儿郎当游手好闲的混混，在一家夜总会做侍者。这间夜总会因故要停业几个月，可托尼所要支付的房租和生活费不会因此取消，所以他的当务之急是去寻找另一份工作来填补这几个月的空缺。在这个节骨眼上，一位名叫唐雪莉（马赫沙拉·阿里 Mahershala Ali 饰）的黑人钢琴家提出雇佣托尼。
　　唐雪莉即将开始为期八个星期的南下巡回演出，可是，那个时候南方对黑人的歧视非常的严重，于是托尼便成为了唐雪莉的司机兼保镖。一路上，两人迥异的性格使得他们之间产生了很多的矛盾，与此同时，唐雪莉在南方所遭受的种种不公平的对待也让托尼对种族歧视感到深恶痛绝。

故事发生在遥远的26世纪，外科医生依德（克里斯托弗·瓦尔兹 Christoph Waltz 饰）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（罗莎·萨拉扎尔 Rosa Salazar 饰）。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，在结识了青年雨果（基恩·约翰逊 Keean Johnson 饰）后，阿丽塔开始接触名为机动球的运动，并在比赛中展现出了惊人的格斗天赋。
在废铁城居民们的头顶，漂浮着巨大的浮空城市撒冷，废铁城居民们的一切劳作和付出，都是为了给撒冷提供继续运作的燃料。在大财阀维克特（马赫沙拉·阿里 Mahershala Ali 饰）所设立的机动球比赛中，最终获得冠军的人能够获得前往撒冷生活的资格，阿丽塔决定利用自己的格斗天赋参加比赛，却被卷入了一个巨大的阴谋之中。