《艾莉塔：戰鬥天使》光從前期醞釀、製作準備到正式開拍，就花了逾11年的時間，卡麥隆為《艾莉塔》寫下劇本以及隨手筆記，裡面詳盡紀錄下他對主角的性格分析、所有角色的情感與關係，甚至包括了故事中天空城與廢鐵鎮的一切想像等等。
這次得到卡麥隆欽點的導演，是以《惡夜追殺令》、《萬惡城市》紅遍全美、打響名號的勞勃羅里葛茲，他近期受訪，回憶起當時卡麥隆找上他，他二話不說就問了能不能接手？「你可以想像一個跟卡麥隆的提案會議，那不只是幾張幻燈片的簡報，是一個完整的故事線及時間軸，他有著難以想像的世界觀，有著所有電影人及影迷都夢寐以求的視覺願景及理想。」
羅里格茲說：「卡麥隆最擅長的，就是給你一個你從未見過、甚至想像過的動作奇觀。這是一部偉大的愛情故事，但他也有非常重要的一部分是描述著父女之間的感情，我也是一個父親，我希望能夠完整的呈現出最真實的樣子。」
《艾莉塔》將故事設定於距今遙遠的26世紀，一位名叫「艾莉塔」（羅莎薩拉查 飾）的機械合成人被丟棄在廢鐵鎮的廢墟之中，性命垂危之際，她遇見了一位無法走出喪女之痛的博士依德（克里斯多夫華茲飾）。當致命且殘暴無比的威脅逼近，艾莉塔靠自己的力量，去揭開揭開社會的真相，並對抗所有黑暗且腐敗的不公不義。
