Under det 28:e århundradet, bildar Valerian (Dane DeHaan) och Laureline (Cara Delevingne) ett team specialagenter med ansvar att behålla ordningen i universums mänskliga territorium. På order från försvarsministern ger sig de två ut på ett uppdrag till den makalösa staden Alpha – en ständigt växande metropol där varelser från hela universum i hundratals år har förenats för att dela kunskap, intelligens och kultur med varandra. I kärnan av Alpha finns ett mysterium, en mörk kraft som hotar den fredliga tillvaron i de tusen planeternas stad, och Valerian och Laureline måste göra allt för att identifiera det förgörande hotet och inte bara skydda Alpha, utan även garantera universums framtid.