地球と火星連邦共和国 (URM) の間で繰り広げられた没落戦争（ザ・フォール）から300年。

 

地球最後の空中都市「ザレム」と、ザレムから排出された廃棄物が積み上がる地上のクズ鉄町「アイアンシティ」に世界は分断されていた。

 

クズ鉄町に暮らすサイバネ医師のイドは、ある日クズ鉄の山から300年前の少女サイボーグの頭部を発見する。

 

修復された彼女は過去の記憶を失っており、イドによってアリータ（ローサ・サラザール）と名付けられ、イドのもとで暮らすようになる。

 

イドの手伝いをする少年ヒューゴに連れられて町を見て回り、チョコレートやモーターボールに興味を持つアリータだが、毎晩密かに出かけるイドが隠し事をしているのが気にかかって尾行したことで、イドが犯罪者を殺して治安を守る賞金稼ぎ「ハンター・ウォリアー」であることを知る。

 

そしてイドを襲った賞金首グリュシカに立ち向かったその時、アリータは自分の中に恐るべき格闘術「パンツァークンスト」と、かつて月面で戦った兵士としての記憶があることに気づく。

 

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