В очень далёком будущем главная героиня фильма Барбарелла - межзвёздный агент, и в то же время чрезвычайно привлекательная женщина. Она родом с далекой планеты и ей чужды земные чувства и способ их передачи, например секс. Её задача — найти сумасшедшего учёного Дюрана на одной из планет и выкрасть у него имеющееся у него секретное оружие, либо полностью нейтрализовать Дюрана. Фильм рассказывает о приключениях Барбареллы в её путешествиях по разным планетам. Она сталкивается с разнообразными приключениями, в основном эротическими, но также встречает и кровожадных детей и их кукол-роботов, и напротив, оказывается среди сил мятежных революционеров. Учёный сталкивается с Барбареллой на планете Литон, и там она оказывается в ловушке у него в Машине Удовольствий, пыточном устройстве, которое должно прикончить Барбареллу бесконечными оргазмами.
