Алита просыпается не в своей постели, а в холодном металлическом грохоте мусорной свалки. Она не помнит ни имени, ни прошлого, только странный рефлекс — пальцы сами сжимаются в кулаки, а в груди разливается жар, когда рядом кто-то плачет. Город над ней, Иерихон, висит в небесах на гигантских цепях, и его жители давно забыли, что такое земля. Алиту находит старый механик, который называет её «ошибкой системы» и учит не доверять никому, даже собственным снам. Но каждую ночь ей снится одно и то же: девочка в белом платье стоит посреди горящего леса и шепчет: «Ты должна вспомнить, пока не погасла последняя звезда». Просыпаясь, Алита находит на подушке горсть пепла, пахнущего озоном и чем-то сладким, будто карамель.
Однажды в мастерскую врываются люди в белых масках — они называют Алиту «Ключом» и пытаются вырезать у неё из-под лопатки странный чип в форме полумесяца. В этот момент её тело впервые действует само: она ломает руку нападавшему, даже не коснувшись его, а в воздухе повисает рябь, как от раскалённого стекла. Механик признаётся, что нашёл её не на свалке — она упала с неба, пробив обшивку Иерихона, и в её крови течёт нечто, способное зажечь мёртвые двигатели города. Но Алита не хочет быть ключом к чужим машинам. Она хочет понять, почему в её воспоминаниях вместо лиц — только музыка, похожая на колыбельную, и почему каждый раз, когда она закрывает глаза, та самая девочка из сна протягивает ей руку и говорит: «Не бойся, это всего лишь сказка». Правда оказывается страшнее: Алита — не человек, а последний протокол древней программы, созданной, чтобы уничтожить Иерихон, если его жители забудут, как смотреть на звёзды. И сейчас, когда город готовится к Великому Затмению, её сны начинают сбываться наяву.