בעולם עתידי שבו האנושות כמעט נכחדה בעקבות הרס סביבתי נורא, רק קבוצות קטנות של אנשים שרדו. בעמק הרוחות, ממלכה קטנה בראשות המלך ג'יל שומרת על קיומה בין שדות רעועים ויערות רעילים. הנסיכה נאוסיקה (סמי שימאמוטו) היא יורשת העצר של העמק, והיא שונה מכל השאר – במקום להילחם ולהרס, היא מחפשת להבין את היערות הרעילים שמקיפים את הממלכה. צמחי הרעל משחררים גזים מסוכנים, והיצורים הענקיים שנקראים אוםו מהווים איום מתמיד על השקט והשלום בעמק.
כאשר צבא טולמקי תוקף את עמק הרוחות במטרה להשמיד את השממה ולהרחיב את תחומו, נאוסיקה מוצאת את עצמה במרכז סכסוך אלים. הצבא משתמש בלוחם ענק ומפחיד כדי להביס את התושבים, אך הנסיכה לא מוותרת. היא מנסה לתווך בין בני האדם ליצורים הענקיים ולמצוא דרך למנוע את ההרס ההדדי. נאוסיקה מבינה שהמפתח לעתיד הממלכה טמון בהבנה עמוקה של הטבע והסביבה, גם אם היא רעילה ומסוכנת. היא יוצאת למסע של גילוי עצמי ושל פיוס בין בני אדם לטבע, נאבקת בכוחות שמנסים להשמיד את הממלכה ולקבוע את גורל העולם כולו. נאוסיקה מגלמת תקווה לעולם שבו בני אדם יוכלו לחיות בהרמוניה עם הטבע, במקום להילחם בו ולהשמיד את עצמם. הסיפור שלה הוא על אומץ, הבנה ואהבה בעידן שבו כל טעות עלולה להיות קטלנית. היא מצליחה ליצור קשר עם היצורים הענקיים, ה'אומו', ולגלות שהם אינם אויבים מטבעם אלא חלק מהאיזון הטבעי. באמצעות הבנה זו, נאוסיקה מצליחה לעצור את המלחמה ולהוביל את שני הצדדים לשיתוף פעולה. היא מבטיחה עתיד שבו בני האדם ילמדו לכבד את הטבע ולחיות עמו בהרמוניה, במקום לנסות לכבוש ולהשמיד אותו. המסר המרכזי של הסרט הוא שמירה על הסביבה, חמלה ותקווה גם בזמנים אפלים. הסרט נחשב לאבן דרך באנימציה היפנית, ומייסד את הקריירה של האיו מיצאקי כבמאי מוביל. הוא משלב פנטזיה, מדע בדיוני ודרמה אנושית, ומדגיש את החשיבות של הבנת הטבע והקשר ההדדי בין כל היצורים החיים.
