가까운 미래, 지구는 에너지 고갈 문제를 해결하기 위해 행성 판도라에서 대체 자원을 채굴하기 시작하지만 독성을 지닌 대기로 어려움을 겪자 판도라의 토착민 나비(Na’vi)의 외형에 인간의 의식을 주입, 원격 조종이 가능한 새로운 생명체 ‘아바타’를 탄생시킨다.
하반신이 마비된 전직 해병대원 제이크 설리(샘 위딩턴)는 아바타 프로그램에 참가하기 위해 판도라로 향하고, 그곳에서 자신의 아바타를 통해 자유롭게 걷게 되자 자원 채굴을 막으려는 나비족에 침투하라는 임무를 부여 받는다. 임무 수행 중 나비족의 여전사 네이티리(조 샐다나)를 만난 제이크는 그녀와 함께 다채로운 모험을 경험하면서 사랑에 빠진다. 하지만 나비족을 강제 이주시키려는 개발회사와 군대의 계획이 구체화되면서 제이크는 최후의 시험대에 오르는데...