Ambientada más de una década después de los acontecimientos de la primera película, 'Avatar: The Way of Water' empieza contando la historia de la familia Sully (Jake, Neytiri y sus hijos), los problemas que los persiguen, lo que tienen que hacer para mantenerse a salvo, las batallas que libran para seguir con vida y las tragedias que sufren.
Ido, un compasivo médico de cíborgs, encuentra a Alita abandonada en el desguace de Iron City. Cuando Alita despierta, no sabe quién es, ni reconoce el mundo en el que se encuentra, todo es nuevo para ella. Ido intentará proteger a Alita de su misterioso pasado, mientras que su nuevo amigo Hugo le ayudará a despertar sus recuerdos. En ese momento, Alita descubre que posee habilidades de combate extraordinarias, que podría usar para salvar a su nueva familia y amigos. Decidida a encontrar la verdad tras sus orígenes, Alita comienza un viaje que le enfrentará a las injusticias de un mundo oscuro y corrupto, descubriendo que sólo ella puede cambiarlo.
Año 2154. Jake Sully , un exmarine en silla de ruedas, es enviado al planeta Pandora, donde se ha creado el programa Avatar, gracias al cual los seres humanos pueden controlar de forma remota un cuerpo biológico con apariencia y genética de la especie nativa. Pronto se encontrará con la encrucijada entre seguir las órdenes de sus superiores o defender al mundo que le ha acogido y siente como suyo.