Der Geheimagent Lemmy Caution wird in die Stadt Alphaville entsendet, um den Ingenieur Prof. Nosferatu, der jetzt unter dem Namen Ludewig Vonbraun lebt, zu entführen und seinen Agenten-Vorgänger zu suchen. Er gerät in eine entmenschlichte, durch den Computer Alpha 60 gesteuerte utopische Stadt, in der traditionelle Werte wie Liebe und Trauer gewaltsam ausgemerzt werden. Lemmy findet seinen Vorgänger Dickson krank und schwach.