战斗中负伤而下身瘫痪的前海军战士杰克·萨利（萨姆·沃辛顿 Sam Worthington 饰）决定替死去的同胞哥哥来到潘多拉星操纵格蕾丝博士（西格妮·韦弗 Sigourney Weaver 饰）用人类基因与当地纳美部族基因结合创造出的 “阿凡达” 混血生物。杰克的目的是打入纳美部落，外交说服他们自愿离开世代居住的家园，从而SecFor公司可砍伐殆尽该地区的原始森林，开采地下昂贵的“不可得”矿。在探索潘多拉星的过程中，杰克遇到了纳美部落的公主娜蒂瑞（佐伊·索尔达娜 Zoe Saldana 饰），向她学习了纳美人的生存技能与对待自然的态度。与此同时，SecFor 公司的经理和军方代表上校迈尔斯（史蒂芬·朗 Stephen Lang 饰）逐渐丧失耐心，决定诉诸武力驱赶纳美人……

1990 年，一艘巨大的飞船出现在地球上空，人们惶恐不安，却又分外好奇。经过一段时间紧张的等待，外星飞船始终没有动静。人类终于小心翼翼靠近它，强行走进舱内，结果发现了不计其数的外星人。他们形容丑陋，宛如虾子，而且健康状况极差，虚弱无力。原来这是一群来自外星的难民，他们最终被地球人接纳，并隔离在南非约翰内斯堡的一片区域内生活，此地名为“第九区”。经过长达 20 年的繁衍，外星难民的数量扩张至 180 万之多，且和周边人类的矛盾冲突不断，越来越多的人类呼吁将“大虾”赶出地球。MNU（列国同盟组织）经过磋商，决定将外星难民迁移到更为偏远的区域。MNU 外星事务部门的特工威库斯（Sharlto Copley 饰）专门负责搬迁工作。威库斯在动员过程中傲慢随意，与当地居民冲突频频。最终，他为自己的行为付出代价，外星人的神秘流体将其感染，威库斯慢慢变成了外星人的模样。此时威库斯才真正体会到了外星移民在地球上受到的不公待遇，他决定做些什么改变局面……