Die Stadt Alphaville wird von dem diktatorischen Computersystem Alpha 60 regiert, das den Bewohnern jegliche Gefühle verbietet und entsprechende Konzepte wie „Gewissen“ und „Liebe“ aus dem Bewusstsein der Bevölkerung zu verbannen sucht. Der hartgesottene Geheimagent Lemmy Caution aus der ‚Außenwelt‘ nimmt als Journalist getarnt unerschrocken seine Ermittlungen auf.
Godard verlagert mit Lemmy Caution eine beliebte Figur traditioneller hard-boiled fiction in ein ungewöhnliches Science-Fiction-Setting mit Orwell-Anleihen und parodistisch übertriebenen Film noir-Tropen. Die fremde Galaxie wird dabei ironischerweise gänzlich im zeitgenössischen Paris des Jahres 1965 gefilmt und bildet den Hintergrund für ein filmisches Bekenntnis zu Individualismus und Kunst gegenüber totalitärer Rationalität.