漆黑的夜空中，一艘海盗船骤然对商船发动了袭击，海盗们的目标不是掠夺财物，而是寻找一名叫希达的少女。此时，希达正被军方软禁，在混乱中她击昏了在请求援兵的慕斯卡，并取回了自己被夺去的项链。这时海盗攻了进来，希达在逃跑中不小心从商船坠落下来，就在下坠时，希达项链上的宝石放出耀眼的光芒，神秘的力量使希达缓缓的漂向地面。
在矿场上一个叫巴斯的少年接下希达，并将希达带回家中。希达在巴斯的房中发现了一张天空之城的照片，巴斯告诉她那是他父亲拍到的天空之城拉普达的照片，但没有人相信，他立志要找到拉普达证明给人看。
很快，海盗们又发现了希达，巴斯和希达搭上一辆矿车逃走，海盗们紧追不舍，路上碰到了军方的装甲列车，装甲列车开火将海盗打的落荒而逃，却同时将桥击碎，巴斯和希达从桥上坠下，半空中希达的宝石又发挥了神秘的力量，保护他们安全落入矿井中。在废旧的矿洞中他们碰到了汤姆爷爷，汤姆爷爷认出希达所带的宝石是飞行石，只有天空之城中拉普达人才能做的出来，而希达此时也说出了自己的另一个名字：友希依达、多也露、伍露夫、拉普达。
巴斯和希达离开了矿洞，但很快就被军队所围捕，两人被押到一座要塞中。在那里，慕斯卡带希达去看一个机器人的残骸，要希达说出找到拉普达的咒语。希达以释放巴斯为交换条件，并骗巴斯以不需要他的帮助，让他快走。巴斯伤心的回到家却被海盗妈妈和她的儿子们抓到，经过交谈，海盗们和巴斯达成了共识，他们驾上飞行器去要塞营救希达。
要塞中，希达想起小时候婆婆教的一条咒语，低吟后，飞行石发出耀眼的光芒，在地窖中的机器人苏醒了，开始对要塞进攻。慕斯卡调动炮塔攻击机器人，机器人被击中，希达的飞行石失落，危机时刻机器人帮助希达逃生，巨型战舰将机器人彻底摧毁，慕斯卡得到飞行石，知道了拉普达的位置。
巴斯和希达决定和海盗们一起去寻找拉普达，在和海盗们的相处中，他们感觉海盗们没有想象中那么坏。晚上，巴斯和希达驾驶滑翔机在高空监视敌情，突然前面出现了巨型龙卷风，飞艇和滑翔机被卷入其中，巴斯在狂暴的龙卷风中仿佛看见了父亲在指引他前进，终于他们冲入风暴中心到了天空之城——拉普达。
天空之城显的安静祥和，但空无一人。一个机器人引领他们来到天空之城的上端，那里草木繁盛，生机盎然。巴斯和希达在那里发现了一棵大树，这棵大树支撑着整个天空之城，大树前有一座墓碑。军队在拉普达中掠夺财宝，而慕斯卡则利用飞行石找到拉普达的秘密入口。巴斯设法救出被捕的海盗们，而希达却被慕斯卡抓走。
慕斯卡带着希达到了拉普达的中枢，并发现飞行石的结晶，此时慕斯卡告诉希达他也有一个秘密的名字叫：慕斯卡、巴罗伍、拉普达。他和希达都是拉普达的同族，只是到地面时分成了两族。得意的慕斯卡向军队展示了拉普达的巨大威力，并指挥机器人击落了巨型战舰。希达趁慕斯卡不备抢下飞行石逃走。
巴斯费尽力气进入拉普达的中枢，终于见到了希达。为了阻止慕斯卡的野心，希达和巴斯手握着手说出了毁灭的咒语，拉普达从下部开始了崩溃。在拉普达下部崩溃后，上部在大树的包裹下缓缓上升。巴斯和希达被树根保护，他们驾驶滑翔机离开了拉普达。
在和海盗们道别后，巴斯去实现他的诺言，和希达一起回她的家乡生活，他们驾驶着滑翔机消失在云中。
天空之城——拉普达继续漂浮在空中。