O agente secreto Lemmy Caution parte em missão para a cidade futurista de Alphaville com o objetivo de persuadir o professor von Braun a voltar aos planetas exteriores. Natacha, filha do professor, lhe serve de guia. Lemmy reencontra Henri Dickson, antigo agente secreto, que lhe envia uma mensagem para destruir Alpha 60 e salvar aqueles que choram. Lemmy presencia uma execução pública. Depois, é submetido a um interrogatório conduzido por Alpha 60, o computador que governa a cidade, e é condenado à morte. Natacha, aos prantos, lhe murmura as palavras proibidas.
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