Im 28. Jahrhundert sorgen der Spezialagent Valerian (Dane DeHaan) und seine Kollegin Laureline (Cara Delevingne) für Recht und Ordnung in der Galaxis. Gerade haben sie ein wertvolles kleines Alien sichergestellt (einen Transmulator, der Gegenstände kopiert), da führt der Weg der ungleichen Gesetzeshüter in die gigantische Weltraum-Metropole ...
Die mysteriöse Cyber-Terroristin Cipher (Charlize Theron) verführt Dom (Vin Diesel) und macht ihn zu ihrem Partner bei einer Reihe von Verbrechen. Mr. Nobody (Kurt Russell) bittet die Gang um Letty (Michelle Rodriguez), Roman (Tyrese Gibson), Tej (Ludacris) und Co., zu helfen. Eine neue Jagd über Straßen – oder was auch immer als Ersatz dafür taugt – beginnt…