В футуристическом городе Альфавиль, удалённом на миллионы световых лет от Земли, царит тоталитарный порядок, контролируемый электронным разумом Альфа-мозг. Его создатель — бежавший с родной планеты профессор Носферату, ныне известный как фон Браун. Опасаясь угрозы с его стороны, земляне отправляют в Альфавиль частного детектива Лемми Кошена с заданием вернуть учёного или ликвидировать его. Однако миссия агента осложняется, когда он встречает дочь профессора Наташу и испытывает к ней глубокое чувство.