故事發生在2154，故事從地球開始。傑克·薩利(薩姆·沃辛頓飾)是壹名雙腿癱瘓的前海軍陸戰隊員。他覺得沒有什麽值得爭取的，於是欣然接受了派往潘多拉星球的礦業公司的工作。
這個星球上有壹種礦物元素“unobtanium”，其他地方都沒有。之所以能吸引人類來這裏拓荒，是因為“unobtanium”將徹底改變人類的能源產業。但問題是，資源豐富的潘多拉星球並不適合人類生活。這裏的空氣對人類來說是致命的，土生土長的動植物是兇猛的捕食者，極其危險。這裏的環境也造就了壹個異於人類的種族:10英尺高(約3米)的藍色人形“納威人”。納威人對人類拓荒者的到來不滿，也不喜歡人類機器因為到處采礦而在這個星球的土地上留下的傷痕。
雖然潘多拉星球的環境惡劣，但人類只要戴上空氣過濾面罩，甚至可以裸露皮膚在潘多拉星球上工作。然而，由於人類即使學會了納威語也無法與納威人直接交流，科學家們求助於克隆技術:他們將人類的DNA與納威人的DNA結合在壹起，制造出壹個克隆的納威人，可以讓人類的意識進入其中，成為人類在這個星球上自由活動的“化身”。然而，並不是任何人都能操縱這個克隆的納威人，只有那些其d Na與他體內的人類DNA相匹配的人才擁有這種能力。
傑克·薩利的雙胞胎兄弟是克隆納威人的人類DNA捐贈者，所以他可以操縱克隆納威人。然而，他被殺了。為了不浪費錢(克隆納威人很貴)，礦業公司必須找到能代替他操縱克隆納威人的人。這個人的DNA肯定也是匹配的，所以他們自然就找到了傑克莎莉和傑克。
幾年後，傑克·薩利去了潘多拉星球。他發現這裏的美景無法用語言描述。那裏有900英尺高的參天大樹，散落在空中的山脈，長滿奇怪植物的彩色雨林，各種動物和植物在夜晚仍會發光。就像夢中的夢幻花園。但他很快就體驗到了這裏的危險。壹只死去的聖獸(潘多拉的本土生物)在壹條窄道上與他相遇。在逃命的過程中，傑克和隊友失去了聯系。晚上，他遭到了壹群鬣狗的襲擊。傑克奮起戰鬥。在整個戰鬥中，傑克寡不敵眾，處境危險。危急時刻，壹箭射中了毒狼，傑克得救了。是納威公主(佐伊·索爾達娜飾)救了他，傑克從她那裏了解了更多關於潘多拉的事情。
納威人壹直與潘多拉星球上的其他物種和諧相處，過著簡單自然的生活。在和這個納威女孩相處的過程中，傑克逐漸改變了對人類來我這裏的看法，他意識到自己找到了值得為之奮鬥的東西。
但是，傑克·莎莉如果想加入納威人對抗人類入侵者的戰爭，就要付出很大的代價:他不可能永遠留在化身裏。當“化身”——克隆的納威人睡覺時，他會回到自己截癱的人體，只有通過特殊的連接設備，他才能再次回到化身狀態。壹旦成為同胞的敵人，他就失去了與“化身”結合的可能，只能困在壹個殘疾的身體裏，失去自己越來越喜歡的納威女孩。
最後，在利益的驅使下，人類派出戰機摧毀了納威人居住的壹棵巨樹。雖然傑克和其他人壹再試圖避免這樣做，但礦業公司決心摧毀它。傑克與他們談判，並與納威人談判，讓他們離開大樹。然而，當他解釋壹切時，納威人非常生氣，尤其是傑克喜歡的那個納威女孩。納威人把傑克和壹名女教授綁在了斷頭臺上。礦業公司派出的戰士發現他們的談判失敗了。於是他們下令放火，摧毀了他們前進的障礙——納威人賴以生存的巨樹，納威人的首領也被大火燒死。
無家可歸的納威人被迫暫時住在聖樹下。傑克和其他人因為他們的正義行為而被關押，因為這與礦業公司的利益相沖突。後來，他們趁機飛走了。傑克騎著“幻影”來到納威人臨時居住的聖樹，號召納威人反抗，他最終獲得了納威人的信任。在他的呼籲下，他們聯系了潘多拉星球上的其他民族的人，壹起組成了千人抵抗軍，形成了壹條陸空防線。礦業公司的軍隊也發現了納威人反抗的跡象，他們迅速裝填了大量的烈性炸藥，為提前消滅納威人做準備。於是，納威叛軍聯盟和礦業公司的軍隊展開了血戰。結果，納威叛軍終於打敗了人類，人類軍隊指揮官也陣亡了。在傑克的幫助下，納威人會把所有的采礦公司從潘多拉星球趕走。在納威人精神領袖的帶領下，納威人用自己的感受器(辮子)與聖樹連接，在聖樹的幫助下，傑克薩利的精神(靈魂)被轉移到他的化身身上，傑克最終成為了這個星球上納威人的領袖。故事到此結束。