Действие фильма происходит в XXIV веке. Главная героиня Алита приходит в сознание в лаборатории киборг-врача доктора Идо, который подобрал её на свалке Железного города. Все её воспоминания утрачены, поэтому героиня снова учится жить. Доктор Идо, несмотря на то, что помогает Алите восстановиться, также пытается оградить её от загадочного прошлого, пока её друг не предлагает девушке вернуть воспоминания.

Действие фильма происходит в 1986 году. Группа аспирантов проводят исследование, в ходе которого пытаются выяснить, что же происходит с мозгом человека, если он будет бодрствовать 200 часов. Когда с испытуемыми начинают происходить ужасные вещи, их проект закрывают. Однако герои не намерены отступать.