Après un accident qui aurait dû lui être fatal, la belle Adaline cesse de vieillir. Aujourd'hui, bien qu'ayant vécu près de huit décennies, elle est toujours âgée de 29 ans. Après avoir mené une existence solitaire afin de ne jamais révéler son secret, une rencontre fortuite avec le philanthrope et charismatique Ellis Jones, va raviver sa passion de la vie et de l'amour.
Malgré sa paralysie, Jake Sully, un ancien marine immobilisé dans un fauteuil roulant, est resté un combattant au plus profond de son être. Il est recruté pour se rendre à des années-lumière de la Terre, sur Pandora, où de puissants groupes industriels exploitent un minerai rarissime destiné à résoudre la crise énergétique sur Terre. Parce que l'atmosphère de Pandora est toxique pour les humains, ceux-ci ont créé le Programme Avatar, qui permet à des "pilotes" humains de lier leur esprit à un avatar, un corps biologique commandé à distance, capable de survivre dans cette atmosphère létale. Ces avatars sont des hybrides créés génétiquement en croisant l'ADN humain avec celui des Na'vi, les autochtones de Pandora.