Années 1980. Alpha est une adolescente agitée qui vit seule avec sa mère, médecin dans un service hospitalier qui accueille des patients atteints d'un mystérieux virus. Leur monde s'écroule le jour où Alpha rentre avec un tatouage sur le bras...
Un agent secret, Lemmy Caution, a pour mission de retrouver le professeur von Braun dans la cité futuriste d'Alphaville dirigée par le cerveau-robot Alpha 60.