A cidade de Alphaville é comandada pelo computador Alpha 60, que aboliu os sentimentos em seus habitantes. Lemmy Caution (Eddie Constantine) é um agente enviado ao local, com a missão de encontrar o professor von Braun, criador de Alpha 60. Seu objetivo é convence-lo a destruir a máquina. o percurso Natacha (Anna Karina), a filha do professor, lhe ajuda como guia.
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