Wir schreiben das Jahr 40.000, seit langen Jahren hat es im ganzen Universum keinen Krieg mehr gegeben. Und das soll auch so bleiben. Darum bekommt Barbarella, erfolgreiche, hoch bezahlte Astro-Agentin, vom Präsidenten der Erde den Auftrag, den Wissenschaftler Durand-Durand ausfindig zu machen: Er ist dabei, am anderen Ende des Universums eine vernichtende Geheimwaffe zu entwickeln. Zusammen mit ihrem Gefährten, dem blinden Engel Pygar, landet Barbarella in der Stadt Sogo. Abstürze, Explosionen, Kämpfe gegen Roboter und Monster sowie eine Gefangennahme durchkreuzen die Pläne der schönen Agentin, die mit jeder neuen Katastrophe weitere Teile ihrer Astronautenkleidung verliert. Erst mit Hilfe des Untergrundführers Dildano, der Barbarella und Pygar rettet, stösst das Weltraumexpeditionsteam auf den gesuchten Durand-Durand. Der nimmt Barbarella gefangen und traktiert sie mit seiner "Genussorgel" — einer Waffe, die durch übermässige sexuelle Stimulation jedes Wesen töten kann. Doch Barbarella, die seit Beginn ihres Abenteuers die Vorzüge körperlicher Vergnügen für sich entdeckt hat, überlebt die Prozedur …