故事发生在2154年，人类为取得另一星球“潘多拉”的资源，开启了阿凡达计划，以人类与纳美人（潘多拉星球土著）的DNA混血，培养出身高近3米高的阿凡达，并能以人类意志思维控制，以方便在潘多拉星球生存活动并采寻一公斤值2千万美金的矿产输送回地球。受伤后以轮椅代步的前海军陆战队员杰克（萨姆·沃辛顿 饰）接受政府招募，穿越无数光年，来到美丽的潘多拉星球接受实验。化身“阿凡达”后行走自如的杰克，被赋予渗入纳美人族群的任务。但是一名美丽的女纳美人涅提妮（佐伊·索尔达娜 饰）意外地救了杰克一命，也让一切为之改变。杰克在涅提妮的指引下，学习融入纳美族群中，经历了无数的考验与冒险。随着逐渐被纳美人所接纳，他也通过这样的旅程找回了自己。不过很快地，杰克却要被迫面对人生最终极的考验，他将率领纳美人向人类宣战，一场决定潘多拉星球命运的战争，一触即发。

一声响指，宇宙间半数生命灰飞烟灭。几近绝望的复仇者们在惊奇队长（布丽·拉尔森饰）的帮助下找到灭霸（乔什·布洛林饰）归隐之处，却得知六颗无限宝石均被销毁，希望彻底破灭。如是过了五年，迷失在量子领域的蚁人（保罗·路德饰）意外回到现实世界，他的出现为幸存的复仇者们点燃了希望。与美国队长（克里斯·埃文斯饰）冰释前嫌的托尼（小罗伯特·唐尼饰）找到了穿越时空的方法，星散各地的超级英雄再度集结，他们分别穿越不同的时代去搜集无限宝石。而在这一过程中，平行宇宙的灭霸察觉了他们的计划。

十多年过去了，曾经的截瘫的前海军士兵杰克·萨利（萨姆·沃辛顿饰）永久变身为拥有地球人基因和纳威人基因的“阿凡达”，并与奥马蒂卡亚部落的族长之女妮特丽（佐伊·索尔达娜饰）结为夫妇。杰克已经完全适应了他的新身体和族长的身份，并和奈蒂莉有了三个孩子，还收养了格蕾丝留下的女儿琪莉（西格妮·韦弗饰）。四个孩子里，老大纳特亚姆（杰米·福雷特斯饰）最为懂事听话，也很会照顾弟弟妹妹；老二琪莉（西格妮·韦弗 饰）因为不知道自己的父亲是谁，有些敏感；老三洛克（布里坦·道尔顿 饰）酷爱冒险，是家里的闯祸精；最小的妹妹图克（特里尼蒂·布利斯 饰）总是黏着哥哥姐姐们。四人跟人类留下的孤儿“蜘蛛”（杰克·尚皮永饰）是形影不离的好朋友。原本，将地球人赶走后，杰克一家与族人过上了田园牧歌般的生活。然而，原本死去的迈尔斯·夸里奇上校（史蒂芬·朗饰）化身阿凡达重新归来，一心要找杰克和奈蒂莉复仇。为了族人的安危，也为了保护孩子，杰克决定带着家人离开，前往不易被找到的由罗娜尔（凯特·温斯莱特饰）和特诺瓦里（克利夫·柯蒂斯饰）领导的海洋部落，展开全新的生活。正当一家人经过重重磨合，终于适应以水构筑的新家园时，新的危机也在慢慢靠近。