这是一座死寂冰冷的未来都市，一座无爱无情的“死城”。一切都必须遵循一台名为“阿尔法60”超级计算机统治下的“逻辑”，若有违反者，都会被枪决。生活在这里的人们表情木讷，生活思维受到严格的控制，丧失了一切人性本该拥有的喜怒哀乐。 来自另外世界的密探雷米·柯雄（埃迪·康斯坦丁 Eddie Constantine饰）开始了对阿尔法城的探索，他的主要目的就是将这座城市的设计者万布翰博士（霍华德·沃侬 Howard Vernon饰）带回自己的世界。在探访的过程中，他结识了万布翰博士的女儿娜达莎（安娜·卡里娜 Anna Karina饰），两人相爱了。然而娜达莎仍然没有能够完全摆脱“阿尔伐60”的控制，约翰也被逮捕了，判为死刑。
莱米·考辛（Lemmy Caution）是来自“外域”的代号为003的特工。他开着他的福特 Galaxie进入阿尔法维尔，[3]他伪装成一名名叫伊万·约翰逊的记者，并声称为《费加罗真理报》工作。一系列任务需谨慎。首先，他寻找失踪的特工亨利·迪克森；第二，他要捕获或杀死阿尔法城的创造者冯·布劳恩教授；最后，他的目标是摧毁 Alphaville 及其独裁计算机 Alpha 60。Alpha 60 是冯·布劳恩 (von Braun) 创建的有感知力的计算机系统，在电影中使用真实的Bull Gamma 60计算机进行描绘， [4]它完全控制所有阿尔法维尔。
Alpha 60 取缔了城市中的自由思想和个人主义概念，如爱情、诗歌和情感，用相互矛盾的概念取代它们或完全消除它们。Alpha 60 的规定之一是“人们不应该问‘为什么’，而只说‘因为’ ”。表现出情绪迹象的人会被认为行为不合逻辑并被处决。每个酒店房间里都有一本字典，当被认为会引起情绪的词语被禁止时，字典会不断更新。结果，阿尔法维尔是一个不人道、疏远的社会。
E = mc 2和E = hf（分别是狭义相对论和量子力学的方程）的图像多次显示，以提及支撑 Alphaville 的科学主义。在某一时刻，小心穿过一个叫做“大欧米加减号”的地方，从那里被洗脑的人们被送往其他“星系” ，发动罢工、革命、家庭争吵和学生叛乱。
作为一位典型的美国反英雄私家侦探，穿着风衣，面容饱经风霜，莱米·考辛的老式男子气概与清教徒式的计算机发生了冲突。他对逻辑的反对（以及其他持不同政见者对政权的反对）通过对保罗·艾吕雅的诗集《Capitale de la douleur 》（“痛苦之都”）的虚假引用来体现。
小心遇到了迪克森，迪克森在与“三级诱惑者”做爱的过程中很快就死了。随后，Caution 寻求了 Natacha von Braun 的帮助，她是 Alpha 60 的程序员，也是 von Braun 教授的女儿。娜塔莎是阿尔法维尔的公民，当被问及时，她说她不知道“爱”或“良心”的含义。小心爱上了她，他的爱给这座城市带来了情感和不可预测性。娜塔莎在莱米·考辛的帮助下发现，她实际上出生在阿尔法维尔外。
冯·布劳恩教授最初被称为伦纳德·诺斯费拉图，但小心谨慎被反复告知诺斯费拉图已不复存在。教授本人很少说话，只是含糊地提到他对记者的仇恨，并为谨慎提供了加入阿尔法维尔的机会，甚至为他提供了统治银河系的机会。当他拒绝了小心要返回“外域”的提议时，小心杀死了他。
Alpha 60 与 Lemmy Caution 多次交谈，其机械发出的声音似乎在城市中无处不在。谨慎最终会通过告诉它一个涉及 Alpha 60 无法理解的东西的谜语来摧毁它或使其丧失能力：诗歌。阿尔法城的集体公民已经失去了个体自我的概念，而这正是解开小心之谜的关键。
最后，娜塔莎意识到这是她对自己作为一个有欲望的个体的理解。影片以她的台词“Je vous aime”（“我爱你”）结束。