Aventure de science-fiction américaine écrite et réalisée par Joss Whedon. 500 ans plus tard, après qu'une guerre civile galactique a uni toutes les colonies spatiales sous l'autorité répressive de l'Alliance, l'ancien soldat rebelle Mal Reynolds (Nathan Fillion) est le capitaine du vaisseau cargo Serenity, de classe Firefly. Il enchaîne les petits boulots et les braquages pour maintenir son vaisseau et son équipage en vol. Lorsqu'il recueille Simon Tam (Sean Maher) et sa sœur perturbée River (Summer Glau), Mal se retrouve confronté à des ennuis plus graves qu'il n'aurait pu l'espérer. Fuyant l'Alliance, River a été victime d'horribles expériences gouvernementales visant à développer ses pouvoirs psychiques latents. Déterminée à la récupérer, l'Alliance dépêche l'impitoyable assassin The Operative (Chiwetel Ejiofor), laissant Mal et son équipage lutter pour leur survie à travers la galaxie. Cependant, lorsqu'ils découvrent un secret encore plus sombre que l'Alliance souhaite garder secret, Mal et ses compagnons ont enfin l'occasion de riposter.