故事发生在2154年，人类已经开始了宇宙星球探索，本电影的主人公杰克·萨利是一个双腿瘫痪的前海军陆战队员，他觉得已经没有任何东西值得他去战斗了，因此他对被派遣去潘多拉星球的采矿公司工作欣然接受。
这个在潘多拉星球上有一种别的地方都没有的一种矿物元素Unobtanium，能够吸引人类不远万里来到这里拓荒的原因也是矿物元素Unobtanium，这种元素将彻底改变人类的能源产业。但是问题是，资源丰富的潘多拉星球并不适合人类生活，这里的空气对人类有着致命的危害，本土的动植物都是凶猛的掠食者，极度危险，在这种环境的影响下也造就了与人类不同的种族：10英尺高（约3米）的蓝色类人生物Na'vi族，Na'vi族不满人类拓荒者的到来，也不喜欢人类的机器在这个星球的土地上因为到处挖矿而留下的斑斑伤痕，因此与人类产生了冲突和矛盾，引发了战争。
虽然潘多拉星球环境严酷，但人类只要带上空气过滤面罩，甚至可以裸露皮肤在潘多拉星球上进行作业，但是由于人类即使学会纳威语也无法和纳威人直接交流，于是科学家们转向了克隆技术：他们将人类DNA和Na'vi人的DNA结合在一起，制造了一个克隆Na'vi人，这个克隆Na'vi人可以让人类的意识进驻其中，成为人类在这个星球上自由活动的化身。然而并不是任何人都可以操纵这个克隆Na'vi人，只有DNA与他身上人类DNA配型相符的人才有这样的能力，杰克·萨利的双胞胎哥哥是这个克隆Na'vi的人类DNA捐献者，他就可以操纵这个克隆Na'vi人，然而他被杀死了，采矿的公司为了不让砸下去的钱白砸，必须找到一个可以代替他操纵克隆Na'vi的人，这个人的DNA还必须和其配型相符，于是他们自然就找到了杰克·萨利，杰克·萨利对此很高兴，因为那意味着他又能走路了。
几年后，杰克·萨利到了潘多拉星球，他发现这里的美景简直无法用语言来形容，高达900英尺的参天巨树、星罗棋布飘浮在空中的群山、色彩斑斓充满奇特植物的茂密雨林、夜晚各种动植物还会发出光亮，就如同梦中的奇幻花园一样。不过很快他就体验到了这里的危险，在一次外出任务中，一头死圣兽与他狭路相逢，在逃命过程中杰克与队友失去了联系，在晚上的时候又被一群土狼袭击，杰克奋起战斗，在整个战斗的过程中杰克寡不敌众危在旦夕，危急关头中一支箭射死了毒狼，杰克得救了，救他的是Na'vi族的公主，杰克从她口中了解到了更多潘多拉星球的知识。
Na'vi族人一直以来都与潘多拉星球的其他物种和谐相处，过着一种简朴天然的生活，杰克在和这个Na'vi女孩的相处过程中逐渐转变了对人类来这里采矿的看法，他意识到已经找到值得为之战斗的东西了，不过杰克·萨利如果要加入Na'vi族人对抗人类入侵者的战争，要付出很大的代价：他不能永远呆在化身中，当化身——克隆Na'vi人睡觉时，他就会回到自己半身不遂的人类身体中，只有通过专门的连接设备才能重新回到化身中。一旦与自己的同胞为敌，他就失去了与化身结合的可能，只能困在残疾的身体里，并失去那个他越来越喜欢的Na'vi女孩。
最后，人类在利益的驱动下，派遣了战机去摧毁Na'vi族人所生存的家园树，尽管杰克等人一再争取希望可以不要那么做，但是采矿公司还是决意要去摧毁。杰克与他们协商，自己去和Na'vi族人交涉，让他们离开那颗大树，然而当他说明了一切之后，Na'vi族人都很愤怒，特别是杰克喜欢的那个Na'vi族人女孩也是很愤怒，于是Na'vi族人就把杰克和一名女教授一起捆在了刑架上了。
采矿公司派遣的战机发现他们协商失败，于是就下令开火，摧毁了他们前进的障碍——Na'vi族人赖以生存的那棵巨树，Na'vi族人的领袖也被炮火炸死。
没有了生存之地的Na'vi族人被迫暂居神树之下。而杰克等人的正义行为因为和采矿公司的利益相冲，被他们关了起来。后来，他们借机驾机逃跑了，杰克骑着魅影到达了Na'vi族人暂居的神树下，呼吁Na'vi族人作出反抗，他终于又得到Na'vi族人的信任。
在他的呼吁下，他们联络了潘多拉星球上其他民族的人，一起组建了一支几千人的反抗军，形成了陆空两路的防线。采矿公司的军队也发现了Na'vi族人的反抗迹象，他们迅速装填了大量的高烈性炸药，准备提前消灭Na'vi族人。于是，Na'vi族人的反抗联盟和采矿公司的军队展开了血战，结果，Na'vi族人反抗军最终打败了人类，而人类的军队指挥也被杀死，Na'vi族人在杰克的帮助下，将遣送采矿公司全部离开潘多拉星球。在Na'vi的精神领袖的带领下，Na'vi族人用自己的感受器与神树相连，借助神树的力量，将杰克·萨利的精神转移到他的阿凡达身上，杰克最终成为了这个星上Na'vi人的领袖。故事到这里就结束了。
