故事發生在遙遠的26世紀，外科醫生依德（克裏斯托弗·瓦爾茲 Christoph Waltz 飾）在垃圾場裏撿到了只剩下頭部的機械少女將她帶回家中，給她裝上了本來為自己已故的女兒所準備的義體，並取名阿麗塔（羅莎·薩拉紮爾 Rosa Salazar 飾）。蘇醒後的阿麗塔對這個五彩斑斕但卻暴力而又殘酷的世界產生了濃厚的興趣，在結識了青年雨果（基恩·約翰遜 Keean Johnson 飾）後，阿麗塔開始接觸名為機動球的運動，並在比賽中展現出了驚人的格鬥天賦。
在廢鐵城居民們的頭頂，漂浮著巨大的浮空城市撒冷，廢鐵城居民們的壹切勞作和付出，都是為了給撒冷提供繼續運作的燃料。在大財閥維克特（馬赫沙拉·阿裏 Mahershala Ali 飾）所設立的機動球比賽中，最終獲得冠軍的人能夠獲得前往撒冷生活的資格，阿麗塔決定利用自己的格鬥天賦參加比賽，卻被卷入了壹個巨大的陰謀之中
近未來，科學家們發現太陽急速衰老膨脹，短時間內包括地球在內的整個太陽系都將被太陽所吞沒。為了自救，人類提出壹個名為“流浪地球”的大膽計劃，即傾全球之力在地球表面建造上萬座發動機和轉向發動機，推動地球離開太陽系，用2500年的時間奔往另外壹個棲息之地。中國航天員劉培強（吳京 飾）在兒子劉啟四歲那年前往國際空間站，和國際同儕肩負起領航者的重任。轉眼劉啟（屈楚蕭 飾）長大，他帶著妹妹朵朵（趙今麥 飾）偷偷跑到地表，偷開外公韓子昂（吳孟達 飾）的運輸車，結果不僅遭到逮捕，還遭遇了全球發動機停擺的事件。為了修好發動機，阻止地球墜入木星，全球開始展開飽和式營救，連劉啟他們的車也被強征加入。在與時間賽跑的過程中，無數的人前仆後繼，奮不顧身，只為延續百代子孫生存的希望……