Cuando su marido desaparece durante una misión secreta, la bióloga Lena se une a una expedición a una misteriosa región acordonada por el gobierno de Estados Unidos. El grupo, compuesto por varias mujeres científicas, investiga la Zona X, un intrigante lugar controlado por una poderosa fuerza alienígena del planeta Tierra. La Zona X es un lugar al que han ido otras expediciones, pero del que ninguna ha vuelto.

Perseguido por su turbulento pasado, Mad Max cree que la mejor forma de sobrevivir es ir solo por el mundo. Sin embargo, se ve arrastrado a formar parte de un grupo que huye a través del desierto en un War Rig conducido por una Emperatriz de élite: Furiosa. Escapan de una Ciudadela tiranizada por Immortan Joe, a quien han arrebatado algo irreemplazable. Enfurecido, el Señor de la Guerra moviliza a todas sus bandas y persigue implacablemente a los rebeldes en una 'guerra de la carretera' de altas revoluciones.

Nathan, un programador multimillonario con fama de reclusivo, selecciona a Caleb, un joven empleado de su empresa, para que pase una semana con él en un lugar remoto en las montañas con el objetivo de que participe en un test en el que está involucrada su última creación: Ava, un robot-mujer en el que inteligencia artificial lo es todo.

Ido, un compasivo médico de cíborgs, encuentra a Alita abandonada en el desguace de Iron City. Cuando Alita despierta, no sabe quién es, ni reconoce el mundo en el que se encuentra, todo es nuevo para ella. Ido intentará proteger a Alita de su misterioso pasado, mientras que su nuevo amigo Hugo le ayudará a despertar sus recuerdos. En ese momento, Alita descubre que posee habilidades de combate extraordinarias, que podría usar para salvar a su nueva familia y amigos. Decidida a encontrar la verdad tras sus orígenes, Alita comienza un viaje que le enfrentará a las injusticias de un mundo oscuro y corrupto, descubriendo que sólo ella puede cambiarlo.