前海军陆战队员杰克·萨利*红色标*因脊柱受伤瘫痪，意外接替去世的双胞胎哥哥，加入“阿凡达计划”。该计划通过基因工程创造纳美人与人类的混合体“阿凡达”，让人类意识进驻其中，以渗透纳美人部落。杰克的阿凡达在雨林考察时迷路，被纳美少女妮特丽*浅绿色标*救下。妮特丽的父亲是部落酋长，母亲是精神领袖，他们起初对杰克充满警惕，但在“爱娃”的指引下，同意让他学习纳美文化。
杰克在部落中逐渐蜕变：他驾驭飞禽“伊卡兰”，学习狩猎与战斗，理纳美人“万物互联”的信仰，更与妮特丽相爱。与此同时，人类企业代表帕克和上校夸奇急于开采矿石，计划摧毁纳美人的家园——灵魂树*红色标*。这棵树不仅是部落的精神核心，更是潘多拉生态网络的枢纽。
当真相暴露，杰克面临抉择：是继续为人类效力，还是守护纳美人？他选择站在纳美人一边，用阿凡达身份带领部落反抗。人类军队驾驶机甲和战机发动攻击，灵魂树在炮火中燃烧。危急时刻，杰克通过仪式连接“爱娃”，唤醒潘多拉的动植物——猛兽冲锋、飞禽空袭，与纳美人并肩作战。
最终，人类军队被击溃，残余人员被遣返地球。杰克在纳美人的帮助下，通过“爱娃”的力量，将意识永久转移到阿凡达体内，成为真正的纳美人，与妮特丽在潘多拉的雨林中开始新的生活。