解放初期,怀揣着建设祖国大西北梦想的水利学校毕业生陈大河与方文刚一同来到塔里木河,为了解决塔里木河流域长久以来“桃花水”给当地群众带来的灾害问题,陈大河与方文刚与当地的年轻水利工作者吐尔逊一起,在英苏村阿布杜拉老人和乡亲们的帮助下,战天斗地共同修建了维系当地百姓生产生活命脉的水利工程---大海子水库。在水库修建的过程中他们结识了苏联专家安东诺夫和翻译冬妮娅,并建立了深厚的友谊和感情。 中苏关系变化,苏联撤走所有在华人员时,留下了一套伪造的塔里木河流域水文调查资料。面对分离,冬妮娅毅然选择留下,选择了陈大河,并把安东诺夫给她的真实资料交还给陈大河。冬妮娅的痴情与坚强,感动了陈大河。但这也因此让整个大坝工程背上了“修正主义”的罪名。危难中方文刚挺身而出主动承担责任,却被迫离开了塔里木河水利建设工地,为了能继续施工陈大河立下生死状,用自己的性命为大坝的安全...。故事发生在遥远的26世纪,外科医生依德在垃圾场里捡到了只剩下头部的机械少女将她带回家中,给她装上了本来为自己已故的女儿所准备的义体,并取名阿丽塔。苏醒后的阿丽塔对这个五彩斑斓但却暴力而又残酷的世界产生了浓厚的兴趣,在结识了青年雨果后,阿丽塔开始接触名为机动球的运动,并在比赛中展现出了惊人的格斗天赋。
在废铁城居民们的头顶,漂浮着巨大的浮空城市撒冷,废铁城居民们的一切劳作和付出,都是为了给撒冷提供继续运作的燃料。在大财阀维克特所设立的机动球比赛中,最终获得冠军的人能够获得前往撒冷生活的资格,阿丽塔决定利用自己的格斗天赋参加比赛,却被卷入了一个巨大的阴谋之中。。