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。

天启出生于埃及第一王朝，是地球上最古老、最强大的变种人沙巴泊，曾拥有无数信众，但后来遭人背叛，被人活埋。几千年后，强大无匹而且永生不朽的天启从数千年的深埋中获释，愤怒的他发现同类不再被视为神祇，他对人类世界充满厌恶，决定摧毁它重造一个新世界。为了实现自己的野心，天启找到了暴风女、灵碟、天使、万磁王，组成了天启四骑士。因为天启的力量，暴风女、灵碟、天使、万磁王的超能力得到极大提升，同时他也计划将他的意识移入X教授体内，从而组建一支变种人的军队。 天启的阴谋遭到正义的X战警们的顽强抵抗，X教授、魔形女、琴·格雷、镭射眼、夜行者、野兽、快银等变种人开始联手，与这个看似无法阻挡的敌人进行一场史诗对决。

五个芭蕾舞者去参加比赛，却遭遇公车坠毁，被困在一家偏远旅馆中，遭遇杀身之祸，必须用自己的舞技逃脱危机。