I det 28. århundrede, udgør Valerian (Dane DeHaan) og Laureline (Cara Delevingne) et team af specialagenter med ansvar for at holde orden i de menneskelige territorier. Under ordrer fra forsvarsministeren begiver de to sig ud på en mission til den usammenlignelige by Alpha – en stadig voksende metropol hvor arter fra hele universet i århundreder har delt deres viden, intelligens og kultur med hinanden. I kernen af Alpha findes et mysterium, en mørk kraft som truer den fredelige tilværelse i de tusind planeters by, og Valerian og Laureline må gøre alt for at identificere truslen, og ikke blot redde Alpha, men sikre hele universets fremtid.