Die Handlung spielt auf dem Planeten Lythion im Jahr 40000. Barbarella, vom Präsidenten der Erde auf unbekannte Planeten geschickt, um einem Wissenschaftler eine Geheimwaffe abzujagen, ist auf Lythion zur Notlandung gezwungen. Sie agiert wie ein weiblicher James Bond und überwältigt das Böse in Form von Robotern und Monstern mit Hilfe des Engels Pygar. Zugleich belohnt sie völlig ungehemmt die gutaussehenden Männer, die ihr bei allen Abenteuern zur Seite stehen.