銀河系星雲都市・アルファヴィルに諜報員のレミー・コーションが到着する。彼の任務は連絡を絶った諜報員・アンリの捜索と、亡命した科学者・ブラウン教授を救出あるいは抹殺することだった。そんな彼のもとに、ブラウン教授の娘・ナターシャが現れ…。