人間と多くの異星種族は、千の惑星の都市アルファと呼ばれる繁栄した星間大都市で共存しています。千の惑星の都市アルファは、あらゆる民族が平和に共存し繁栄する素晴らしい楽園となっています。ヴァレリアン (デイン・デハーン) とローレリーヌ (カーラ・デルヴィーニュ) は、警備部門の幹部として、希少種の取引を傍受する任務を与えられました。この珍しいアイテムは、数十年前に消滅したはずの希少民族と不思議なことに結びついています。その後、彼らは千の惑星からなる巨大都市アルファシティにやって来ました。司令官アルン・フィリット（クライヴ・オーウェン）が司令部で誘拐されたとき、二人は自分たちが手にしているアイテムの異常な価値に気づき始めました。二人は殺人犯を捜索し、星間事件の進行に巻き込まれていくことに気づく…。