Amerikanskt sci-fi-äventyr skrivet och regisserat av Joss Whedon. 500 år i framtiden, efter att ett galaktiskt inbördeskrig har förenat alla rymdkolonier under den repressiva Alliansen, är den tidigare rebellsoldaten Mal Reynolds (Nathan Fillion) kapten på Firefly-klassen-lastskeppet Serenity. Han tar på sig ströjobb och utför rån där han kan för att hålla sitt skepp och sin besättning i luften. När han plockar upp Simon Tam (Sean Maher) och hans störda syster River (Summer Glau) hamnar Mal i mer problem än han kunnat förvänta sig. På flykten från Alliansen har River varit föremål för fruktansvärda regeringsexperiment för att utveckla sina latenta psykiska krafter. Fast besluten att få tillbaka henne skickar Alliansen iväg den hänsynslösa lönnmördaren Operative (Chiwetel Ejiofor), vilket lämnar Mal och hans besättning i kamp för överlevnad medan de rusar genom galaxen. Men när de sedan upptäcker en ännu mörkare hemlighet som Alliansen vill hålla dold, får Mal och hans följeslagare äntligen en chans att slå tillbaka.