Воздушный корабль, на котором находилась Сита - девочка-сирота, похищенная правительственным агентом Муской, - подвергается нападению капитана Долы и ее сыновей-воздушных пиратов, которые ищут голубой хрустальный кулон Ситы. Пытаясь спастись, Сита падает с дирижабля, но благодаря амулету падает на землю без сознания. Мальчик-сирота по имени Пазу ловит ее и привозит в свой дом в шахтерском городке.
Пазу показывает ей фотографию легендарного плавучего города Лапута, сделанную его отцом. Когда появляются пираты Дола и люди Муски и начинают преследовать их, Пазу и Шита с помощью амулета попадают в заброшенную шахту, где она рассказывает, как ее похитили из ее горного дома из-за ожерелья. Старый шахтер дядя Пом показывает им светящиеся залежи эфириума вокруг них.
Покидая шахту, Сита говорит Пазу свое полное имя - Люсита Тоэл Ул Лапута, - показывая, что она потомок королевской семьи. Муска захватывает их и отводит в свою крепость, где детей заключают в разные комнаты. Муска показывает Сите сломанного лапутанского робота. Зная ее имя, он намерен заставить ее раскрыть местонахождение Лапуты. Муска угрожает Пазу. Ради его же безопасности Сита приказывает ему уйти. Подавленный Пазу возвращается домой, где его ждут Дола и ее сыновья. Чтобы спасти Ситу, Пазу присоединяется к ним.
Сита произносит заклинание, которому ее научила бабушка, и нечаянно активирует амулет и робота, который сеет хаос, пока его не уничтожает огромный военный дирижабль "Голиаф". Пазу спасает Ситу, но амулет достается Муске. Пазу, Сита и пираты возвращаются на свой корабль и преследуют "Голиаф", который ориентируется по амулету Ситы.
По пути Дола рассказывает Пазу и Сите, как переделать обзорную площадку в воздушного змея, чтобы получить более высокую точку обзора. Пазу замечает вихрь облаков приближающегося урагана. Узнав облака из рассказов отца, он говорит Доле, что они нашли Лапуту, и настаивает, чтобы они направились к центру урагана. Однако появляется "Голиаф", повреждает пиратский корабль и отрывает от него сторожевого змея, отправляя Пазу и Ситу в облака.
Сита и Пазу благополучно достигают Лапуты, где на развалинах замка, которые окружает огромное дерево, процветают растения и животные. Однако армия грабит город, а пираты попадают к ним в плен. Маска захватывает Ситу, а Пазу освобождает пиратов. Маска приводит Ситу в центр Лапуты, огромное хранилище научных знаний, где огромный кристалл питает город.
Маска раскрывает свое настоящее имя - "Ромушка Пало Ул Лапута", еще один представитель королевского рода, покинувшего Лапуту много веков назад. Используя кристалл Ситы для доступа к лапутской технологии, он выпускает секретное оружие массового поражения Лапуты и спящую армию роботов, уничтожает корабль "Голиаф" и его команду и объявляет о своих планах завоевания мира. В ужасе Сита крадет амулет и убегает. Она отдает амулет Пазу через щель в стене, но в полуразрушенном тронном зале Лапуты ее настигает преследующий Муска.
Сита упрекает Муску и рассказывает, что жители Лапуты ушли, потому что поняли, что человеку суждено жить на земле. Неустрашимый, Муска угрожает убить ее, если она не отдаст ему амулет. Приходит Пазу и просит поговорить с ней, и Муска дает им одну минуту. Сита и Пазу произносят заклинание разрушения, связанное с кристаллом, в результате чего центр Лапуты рушится и ослепляет Муску, который падает замертво за кадром, а детей защищают корни деревьев. Остальные руины Лапуты поднимаются вверх, пока не исчезают из виду, поддерживаемые кристаллом. Пазу и Сита на воздушном змее отправляются на встречу с пиратами, после чего обе группы расстаются.
На фоне финальных титров демонстрируется Лапута, парящая на стационарной орбите над Землей.
