Przez lata z projektem związany był James Cameron, dla którego stworzenie filmowej wersji mangi "Battle Angel Alita" było wielkim marzeniem już od 1995 roku. Nie mógł jednak wtedy nakręcić projektu, gdyż był zaangażowany w realizację "Titanica", a przede wszystkim ograniczała go ówczesna technologia. Cameron notorycznie więc odkładał projekt. W 2003 roku ogłosił, że nakręci "Alitę" po skończeniu prac nad serialem "Cień anioła", jednak potem zajął się realizacją dokumentu "Obcy z głębin" oraz filmu "Avatar". Gdy później pochłonęły go kontynuacje tego ostatniego, w 2015 przekazał film w ręce Roberta Rodrigueza, ograniczając się do roli producenta i współscenarzysty.
O główną rolę Ality walczyły cztery aktorki: Maika Monroe, Zendaya, Bella Thorne i Rosa Salazar. Na zdjęciach testowych najlepiej wypadła ta ostatnia i to ją wybrali James Cameron z Robertem Rodriguezem.
Do zagrania postaci Hugo rozważani byli Avan Jogia, Douglas Booth, Jack Lowden i Noah Silver. Filmowcy jednak powierzyli rolę Keeanowi Johnsonowi, gdyż był on dla nich "niejednoznacznie etniczny".
Christoph Waltz został polecony reżyserowi Robertowi Rodriguezowi przez swojego wieloletniego przyjaciela Quentina Tarantino, który z sukcesami pracował z Austriakiem przy filmach "Bękarty wojny" oraz "Django".
Rękawiczka, którą Shiren rozgniata robaka, zmienia swe położenie na stole między ujęciami.
Kiedy Alita pozbawia broni Zapana, miecz odbija się od stołu i spada po drugiej stronie. W następnym ujęciu miecz znajduje się pod jej stopami.
Kiedy Alita po raz pierwszy gra w motorball, powala Tanjiego przed zdobyciem punktów. Gdy odjeżdża od punktowanego miejsca, w tle widać zirytowanego Tanjiego. W następnym ujęciu jest on z powrotem na ziemi na środku areny.
Film nakręcono w Austin (Teksas, USA).
Film kręcono od 17 października 2016 do 9 lutego 2017 roku.
Pomimo iż jest to film aktorski, a główną rolę gra prawdziwa aktorka, postać Ality została w całości stworzona komputerowo i nakręcona w technologii 3D, używając metodyki, którą James Cameron opracował podczas prac nad wcześniejszymi swoimi filmami dokumentalnymi.
W filmowej sekwencji rozgrywek Motoballu wzięli udział czołowi zawodnicy wrotkarstwa, tacy jak Chris Haffey, Franky Morales i Dave Lang. Aktorka Rosa Salazar była z kolei dublowana przez Katie Ketchum - uczestniczkę, m.in. słynnych rozgrywek sportów ekstremalnych X-Games z 2003 roku.