Příběh se odehrává na Pandoře, měsíci vzdálené planety, v roce 2154. Film začíná rvačkou Jakea v baru na Zemi, než se vydá na Pandoru. Pandora je fiktivní měsíc podobný Zemi ve vzdálené planetární soustavě.
Někteří lidé cestovali ze Země na Pandoru, protože je zdrojem velmi cenného minerálu zvaného unobtanium. Největší naleziště tohoto minerálu se nachází pod velkým stromem, který místní lidé Na'vi pojmenovali "rodný strom" (kelutral v jazyce Na'vi). Strom je pro Na'vi velmi důležitý. Parker Selfridge (hraje ho Giovanni Ribisi) je vojenským velitelem těžby. K zajištění bezpečnosti využívá mariňáky. Námořní pěchota potřebuje přesunout lidi Na'vi, aby mohla začít těžit unobtanium. O to se pokoušeli již mnohokrát. Nabízeli Na'viům oblečení, vzdělání a podobně, ale nic z toho nezabíralo. Jejich dalším plánem je prostě to místo vyhodit do vzduchu.
Pandoru obývají Na'vi. Jsou to humanoidi s modrou kůží a kočičími rysy. Fyzicky jsou Na'vi mnohem silnější a vyšší než lidé. Žijí v souladu s přírodou a uctívají bohyni matku Eywu. Lidští vědci na Pandoře chtějí poznat kulturu Na'vi. Za tímto účelem vytvořili "avatary". Avataři jsou těla Na'viů upravená lidskou DNA. Jsou mentálně ovládáni lidskými operátory. Tito avataři slouží k interakci s Na'vi a snaží se nastolit mír. Jake Sully (hraje ho Sam Worthington) je ochrnutý mariňák . Jeho bratr byl vědec vycvičený na operátora avatarů. Poté, co jeho bratr zemře, ho Jake nahradí, aby mohl ovládat avatara. Jake dostává úkol navázat vztahy s Na'vi. Jeho cílem je přimět Na'vi, aby se odstěhovali z Hometree, aby tam lidé mohli těžit unobtanium. Aby toho dosáhl, měl se s Na'vi spřátelit, aby se dozvěděl, co je třeba udělat, aby se přestěhovali. Mnoho lidí, jako Grace (hrála ji Sigourney Weaverová), specialistka na avatary, si myslelo, že Jake nemá dost zkušeností a inteligence, aby byl užitečný. Na misi v avatarově podobě se ztratí v džungli.
Jakeova avatara zachrání Neytiri (Zoe Saldana), žena Na'vi. Neytiri vezme Jakea na Hometree, kde žije její klan Omaticaya. Neytiriina matka jako šamanka projeví o Jakea zájem. Požádá svou dceru, aby Jakea naučila něco o jejich kultuře. Jake a Neytiri spolu na Pandoře zažívají mnohá dobrodružství. Neytiri ukáže Jakeovi ducha, kterého má každá živá bytost. Když Jake poprvé přijde k Na'vi, je respektován. Říkají mu "nebeský snílek". Jakmile pozná jejich kulturu, na všechny udělá dojem a získá si jejich respekt. Stává se členem klanu Omaticaya a je vnímán jako jeden z nich. Neytiri ho zpočátku nemá ráda. Jejich přátelství se utváří, když se stává zkušenějším a jí rovným. Spáří se pod stromem Eywa. Zpočátku je z toho Neytiřin otec dost rozzlobený. Postupem času ji však přijme.
Čas plyne a Jakeovi se nedaří přimět Na'vi k pohybu. Park Selfridge to vidí. Řekne Jakeovi, že to trvalo příliš dlouho a že se chystají Hometree vybombardovat. Jake se snaží lidi Na'vi varovat. Na'viové mají pocit, že je zradil, protože věděl, že se to stane. Na'viové se snaží bránit, ale jejich luky a šípy jsou proti mariňákům k ničemu. Rodný strom je vybombardován a tisíce Na'viů zemřou. Neytiriin otec je jedním z mrtvých. Jake a Grace selhali. Těžební společnost je uvězní, protože bojovali s Na'vi.
S pomocí pilotky námořní pěchoty jménem Trudy (hraje ji Michelle Rodriguezová) se jim podaří uniknout ve vrtulníku. Vydávají se na nedalekou základnu, kde se převléknou do režimu avatara. Poté se vydají na Hometree, aby se setkali s Na'vi. Jake řekne Na'viům, že stále musí bojovat. Spojí se s jedním z na'viských bojovníků, aby je vycvičil. Brzy přijdou další Na'viové, aby bránili svou zemi. Mariňáci se rozhodnou Na'vi prostě zničit, místo aby se je pokusili přesunout. Mnoho lidí si myslí, že to nebylo správné. Myslí si, že je to nelidské. Tito lidé nejsou vyslyšeni a mariňáci se vydávají do útoku na Na'vi. Mezi mariňáky a Na'vi dochází k velmi rozsáhlé bitvě. Když už to vypadá, že mariňáci zvítězí, přidá se k bitvě mnoho zvířat z Pandory. Bojují s Na'vi proti mariňákům. Ke konci bitvy bojuje Jake ve svém avataru s Parkerem Selfridgem. Když už je téměř mrtvý, Neytiri ho zachrání. Na'vi nakonec zvítězí, ale mnoho jich zemře. Po bitvě jsou mariňáci posláni domů na planetu Zemi. Jake Sully je natrvalo proměněn ve svého avatara a stává se vůdcem Na'vi s Neytiri.