Sesuai dengan judulnya, film Valerian and the City of a Thousand Planets ini akan mengisahkan tentang pemuda bernama Valerian yang diperankan oleh aktor Dane DeHaan. Ia mendapat tugas untuk pergi ke kota Alpha yang biasa disebut Kota Seribu Planet, karena di kota itu hidup semua spesies dari seluruh jagat raya yang berbagi pengetahuan, kecerdasan, dan budaya mereka masing-masing.
Bersetting pada abad ke-28. Valerian (Dane DeHaan) dan Laureline (Cara Delevingne) adalah anggota tim operator khusus yang bertugas untuk menjaga ketertiban di seluruh wilayah manusia. Mereka mendapat tugas dari Menteri Pertahanan untuk memulai sebuah misi ke kota Alpha yang menakjubkan, sebuah kota metropolitan yang terus berkembang di mana seluruh spesies dari seluruh alam semesta berkumpul selama berabad-abad untuk berbagi pengetahuan, kecerdasan dan budaya satu sama lain.
Namun terdapat sebuah misteri di jantung kota Alpha, sebuah kekuatan gelap berusaha mengancam keberadaan dari ‘Kota Ribuan Planet’ yang damai ini. Valerian dan Laureline harus berusaha untuk mengidentifikasi ancaman dan keamanan di kota tersebut. Bukan hanya untuk Alpha, tapi untuk ketentraman dan keamanan masa depan alam semesta.