Wir schreiben das Jahr 40.000: Nach ihrem berühmten Striptease in scheinbarer Schwerelosigkeit streift die unerschrockene attraktive Astro-Agentin Barbarella durch die Galaxis, um den Bösewicht Durand Durand aufzuspüren. Dieser arbeitet an der Entwicklung einer Superwaffe: Mithilfe der „Lustorgel“ („The Excessive Machine“) kann er bei seinen Opfern übermäßige viele (tödliche) Orgasmen auslösen.
Barbarella begegnet behaarten Draufgängern, einer sadomasochistischen Königin und tauscht mit dem Rebellen Dildano „Verzückungspillen“ („Pleasure Pills“) aus.
Die Hauptdarstellerin, zweifache Oscar-Preisträgerin und spätere politische Aktivistin Jane Fonda steht ihrer Rolle heute kritisch gegenüber und bedauert, dass der Film so wenig „feministisch“ sei. Nichtsdestotrotz war er – nicht nur aufgrund der von Designer Paco Rabanne kreierten Kostüme – wegweisend für die Pop-Art-Ära.