La historia gira en torno a Roland Deschain, último miembro de una orden de caballería denominada Pistoleros. El protagonista ha iniciado la búsqueda de un edificio mitológico conocido como La Torre Oscura que, según cuenta la leyenda, es la unión de todos los universos. La trama se desarrolla en un universo semejante al Viejo Oeste donde elementos de la fantasía están presentes. La torre oscura es la adaptación cinematográfica de la saga de novelas homónimas de Stephen King. El encargado de dirigir el proyecto es Nikolaj Arcel ('Un asunto real'), y el guion corre a cargo de Akiva Goldsman (Una mente maravillosa, Soy leyenda).

A pesar de estar enterrada en una tumba en lo más profundo del desierto, una antigua princesa (Sofia Boutella) cuyo destino le fue arrebatado injustamente, se despierta en la época actual, trayendo consigo una maldición que ha crecido hasta límites insospechados con el paso de miles de años.

En el siglo XXVIII, Valerian y Laureline conforman un equipo de agentes especiales encargados de mantener el orden en todos los territorios humanos. Bajo el mando del Ministro de Defensa, los dos se embarcan en una misión a la asombrosa ciudad de Alpha, una metrópolis en constante expansión, donde especies provenientes de todo el universo han convergido durante siglos para compartir conocimientos, inteligencias y culturas. Un manto de misterio rodea a Alpha, una fuerza oscura que amenaza la pacífica existencia de la ciudad de los mil planetas, y Valerian y Laureline deben darse prisa para descubrir la amenaza y salvaguardar no sólo a Alfa, sino el futuro del universo.

La película gira en torno a una pareja cuya relación se pone a prueba cuando reciben la visita inesperada de una serie de extraños invitados que hacen acto de presencia en su casa. Desde ese momento, su tranquila existencia quedará perturbada por completo.