Der Geheimagent Lemmy Caution gerät in die computergesteuerte Stadt Alphaville, in der Gefühle aller Art gewaltsam ausgemerzt werden. Lemmy Cautions Vorgänger, darunter Dick Tracy und Flash Gordon, sind alle umgekommen. Doch Caution trotzt dem ebenso perfiden wie tödlichen Computer, der alles steuert, und bringt ihn durcheinander, indem er ihn bei einem Verhör mit systemfremden Antworten füttert. "Was verwandelt Nacht in Tag?" fragt Alpha 60. "Die Poesie", antwortet Lemmy Caution. "Was ist Ihre Religion?" – "Ich glaube an die spontanen Reaktionen meines Bewusstseins." Im Chaos, das der überforderte Computer auslöst, findet Lemmy schliesslich einen Weg aus der untergehenden Stadt in die Aussenwelt.
Godard, der ab diesem Film zumeist die Drehbücher selbst verfasste, mischt auf ebenso intelligente wie anspruchsvolle Weise Science-Fiction- mit Film-noir-Motiven. Es gelang eine formal wie gedanklich eindrucksvolle filmische Reflexion um die Wichtigkeit von Poesie und Liebe für das menschliche Leben. Sein Film, der unverkennbar im Paris des Jahres 1965 angesiedelt ist, kritisierte bereits damals schonungslos die Schrecken der Entmenschlichung. Geheimagent Lemmy Caution wurde dank der kongenialen Verkörperung durch Eddie Constantine nicht nur in Frankreich zu einer Kultfigur des trivialen Detektiv- und Agentenfilms.
"Paris ist (...) der Schauplatz der Konfrontation zwischen B-Ikone Lemmy Caution und einem Computergehirn, das in monotonem Singsang das technokratische Verbot von Liebe und Gefühlen rechtfertigt. Kaum ein Film demonstriert Godards Ästhetik der Paradoxa so schlagend wie "Alphaville": bildprächtige Hinrichtungen im Schwimmbad, parodistisch anschwellende Musik, während Eddie Constantine die Fäuste sprechen lässt – Zitate-Taumel als angewandte Filmkritik." (C.H., Filmmuseum Wien)