Özel bir dedektif olan 003 kod numaralı Lemmy Caution, özel bir görevler bütününü halletmek için başka bir gezegene, Ford galaksisinin başkenti Alphaville'e gönderilir. Burada öncelikle kayıp ajan Henry Dickson'ı arayacak, ardından Alphaville'in yaratıcısı Profesör Von Braun'u ele geçirecek, son olarak da Alphaville'i ve onu yöneten bilgisayar-insan Alpha 60'ı yok etmesi gerekecektir. Lemmy Caution, görevi sırasında baştan çıkarıcı bir kadın olan Natacha ile karşılaşır ve aşık olur. Ancak ortada büyük bir sorun vardır: Natacha, Alpha 60'ı yaratan bilimadamının kızıdır.