从小就被绑架的詹姆斯，被养父母关在一个与世隔绝的地方，詹姆斯从小就只看过一个儿童电视剧，就是养父母给他拍的《布里斯比熊》。后来詹姆斯被解救出来，回到亲生父母的家里，他的生活也发生了翻天覆地的变化，经过一番波折，詹姆斯决定把念念不忘的、还没完结的《布里斯比熊》拍成电影……

塞博坦星内战如火如荼，在危机时刻，擎天柱将大黄蜂派往地球，等待重新建立基地的时机。此后，大黄蜂降落在1987年的加州，谁知不仅先遭到特工杰克·伯恩斯（约翰·塞纳 John Cena 饰）的围捕，更被尾随而来的霸天虎成员殴至重伤，失去了声音的同时还丧失了记忆。另一方面，正在叛逆期的少女查莉·沃特森（海莉·斯坦菲尔德 Hailee Steinfeld 饰）阴差阳错得到了变形成大众甲壳虫的大黄蜂，双方相互试探，进而成为亲密无间的好朋友，同时也闹出了不少的笑话。好景不长，霸天虎成员粉碎和反弹球追至地球，他们先是骗取美国政府的信任，通过卫星网络找到大黄蜂的踪迹，之后更企图将霸天虎大部队召唤到这里。 逐渐恢复记忆的大黄蜂，决心凭借一己之力保护新朋友和这个美丽的蓝色星球……

故事发生在遥远的26世纪，外科医生依德（克里斯托弗·瓦尔兹 Christoph Waltz 饰）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（罗莎·萨拉扎尔 Rosa Salazar 饰）。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（基恩·约翰逊 Keean Johnson 饰）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（马赫沙拉·阿里 Mahershala Ali 饰）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。

　意图征服一切的霸天虎全员出击，塞伯坦即将陨落，B127临危受命前往地球。在1987年的加州，B127不仅遭到特工伯恩斯的追捕，更被闪电殴至重伤，语言模块和记忆模块严重受损。B127变形为大众甲壳虫，被失去了父亲的查莉·沃森发现并开回家。查莉为B127取名大黄蜂，双方成为亲密无间的好朋友。然而好景不长，反射弹与粉碎追至地球，利用美国军方的卫星网络追踪到大黄蜂，并企图将霸天虎大部队召唤到这里。为了阻止反弹射和粉碎，大黄蜂和他的新朋友一起踏上了保卫这个蓝色星球的征途……

一颗子弹，三条命，每个人都将付出代价。洛杉矶的一天，墙内的青少年正在欲购买非法枪支，墙外一对即将离婚的夫妇正在为离婚条件争执，枪支意外走火，射中了路过的丈夫。此时，他们的生活将发生翻天覆地的变化。