西暦2740年。宇宙を守る任務を帯びたエージェントのヴァレリアンとローレリーヌは、星から星へと飛び回り、あらゆる種族が共存する“千の惑星都市・アルファ”へ派遣される。しかし、その深部には謎の放射線反応が見られ、“アルファ”は滅亡の危機にあった。「10時間以内にその原因を究明せよ」という極秘ミッションを託された2人の前に突如現れたのは、30年前に消えたはずの惑星の住人たちだった。