公元2500年，地球两极冰川大量消融，地球成了一片汪洋。人们只能在水上生存，建起了水上浮岛，泥土成了稀有之物。
一天，来了一个孤独的海行者（凯文•科斯特纳 Kevin Costner 饰），他用了一罐泥土换了淡水和番茄苗。正当他要离开时，当地人发现他竟然长着鳃和蹼，认为他是怪物，把他关了起来，准备过两天将他处死。
时日，海盗袭击了浮岛，海伦（珍妮•特里普里霍恩 Jeanne Tripplehorn 饰）和她的养女伊萝娜（蒂娜•米乔里诺 Tina Majorino 饰）没能赶上出逃的救生船，她们救出了海行者。海行者凭着过人的机智和勇敢，带着海伦和依蒙娜逃了出来。
原来，海盗的目标只是伊萝娜，依蒙娜的身世藏着一个惊人的秘密……

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……