Barbarella'te, 40 bininci yüzyılda Dünya'nın temsilcisi olan Barbarella, sıfır yerçekiminde yaşayan sakin bir görevdeyken tehlikeli bir işe gönderilir. Evrende barışı bozmak isteyen Duran Duran adlı deli dehayı bulup durdurması gerekir. İz onu Tau Ceti yıldız sistemine götürür. Yol boyunca tuhaf uzaylılarla karşılaşır, bazıları ona yardım eder, bazıları ise işi zorlaştırır. Barbarella düşmanlarla çatışır, beklenmedik dostluklar kurar, kör ama yakışıklı Pygar ile tanışır ve onunla yakınlaşır. Yolunda The Great Tyrant, Professor Ping ve Earth Başkanı gibi kişiler de belirir. Filmin kadrosunda Jane Fonda, John Phillip Law, Anita Pallenberg, Marcel Marceau ve Claude Dauphin yer alıyor.