Elokuva sijoittuu kaukaiselle Pandora-kuulle, jossa halvaantunut entinen merijalkaväen sotilas Jake Sully (Sam Worthington) saa uuden mahdollisuuden Avatar-ohjelman kautta. Hänen tietoisuutensa siirretään geneettisesti luotuun Na'vi-kehoon, jotta hän voi soluttautua paikalliseen väestöön. Jake kuitenkin rakastuu Pandoran luontoon ja paikalliseen Neytiriin (Zoe Saldana), jolloin hän joutuu valitsemaan puolensa ihmisten sotilaallisten tavoitteiden ja Na'vi-kansan selviytymisen välillä.
