Jest XLI wiek. Barbarella (Jane Fonda) jest seksualnie wyzwoloną kobietą, międzygalaktyczną przedstawicielką zjednoczonego rządu Ziemi. Zostaje ona wysłana na planetę Tau Ceti z misją odszukania i zatrzymania naukowca Duranda Duranda - Wynalazcy śmiertelnie niebezpiecznej broni o nazwie Positronic Ray. Ponieważ Tau Ceti jest nieznanym zakątkiem kosmosu, istnieje duże niebezpieczeństwo, że broń mogła wpaść w niepożądane ręce. Wyposażona w kolekcję niesamowitych strojów Barbarella udaje się na tajemniczą planetę na pokładzie luksusowego statku kosmicznego, który niestety rozbija się podczas lądowania.