사립탐정 레미 코숑은 실종된 과학자를 찾기 위해 신문기자로 신분을 위장하고 미래도시 알파빌에 도착한다. 강력한 수퍼컴퓨터 알파60에 의해 통제되고 있는 알파빌의 주민들은 모두 세뇌를 당해 논리에 의한 사고만을 할 수 있을 뿐, 감정을 느끼지 못한다. 레미 코숑은 알파 컴퓨터의 개발자인 폰 브라운 박사의 딸 나타샤에 의해 알파빌을 안내받게 되는데, 사실 레미 코숑의 비밀임무는 박사를 제거 혹은 체포하는 것이다. 나타샤는 이 사실을 모르는 채 레미 코숑에게 점점 빠져들게 되지만, 컴퓨터에 의해 감정을 통제당하는 그녀는 이것이 사랑이라는 감정임을 깨닫지 못한다.