Han pasado mil años desde los Siete Días de Fuego, una guerra apocalíptica que destruyó la civilización y creó la inmensa Jungla Tóxica, un bosque venenoso plagado de insectos mutantes gigantes. En el reino del Valle del Viento, una profecía predice un salvador "vestido con una túnica azul, que desciende sobre un campo dorado". Nausicaä, la princesa de 16 años del Valle del Viento, explora la jungla y se comunica con sus criaturas, entre ellas el gigantesco Ohm, un trilobite con armadura, con la esperanza de entender la jungla y encontrar una forma de que ésta y los humanos puedan coexistir.

Un día, al amanecer, un enorme avión de carga del reino de Tolmekia se estrella en el Valle, a pesar de los intentos de Nausicaä por salvarlo. Su única superviviente, la princesa Lastelle de Pejite, suplica a Nausicaä que destruya el cargamento y muere. La carga es un embrión de Guerrero Gigante, una de las letales y gigantescas armas biológicas humanoides que provocaron los Siete Días de Fuego. Tolmekia, un estado militar, arrebató el embrión y Lastelle a Pejite, pero su avión fue atacado por insectos y se estrelló. Uno de los insectos emerge herido de entre los restos y se dispone a atacar, pero Nausicaä utiliza un bullroarer para calmarlo y lo aleja de la aldea.

Poco después, las tropas tolmekianas, lideradas por la princesa Kushana, invaden el Valle, ejecutan al padre de Nausicaä y capturan al embrión. Enfurecida, Nausicaä asalta y mata a varios soldados tolmekianos y está a punto de ser arrollada cuando el maestro espadachín del Valle, Lord Yupa, calma a los beligerantes. Kushana planea madurar al Guerrero Gigante y utilizarlo para quemar la Selva Tóxica. Yupa descubre un jardín secreto de plantas de la jungla criadas por Nausicaä; según sus descubrimientos, las plantas que crecen en suelo y agua limpios no son tóxicas, pero el suelo de la jungla ha sido contaminado.

Kushana parte hacia la capital tolmekiana con Nausicaä y cinco rehenes del Valle, pero un interceptor pejita derriba las aeronaves tolmekianas que los transportaban. Nausicaä, Kushana y los rehenes se estrellan en la jungla, perturbando a varios Ohms, a los que Nausicaä tranquiliza. Sale para rescatar al piloto pejita Asbel, hermano gemelo de la princesa Lastelle, pero ambos se estrellan a través de un estrato de arenas movedizas en una zona no tóxica bajo la Jungla Tóxica. Nausicaä se da cuenta de que las plantas de la jungla purifican la capa superior del suelo contaminado, produciendo agua y suelo limpios bajo tierra.

Nausicaä y Asbel regresan a Pejite, pero lo encuentran asolado por los insectos. Un grupo de supervivientes les explica que atrajeron a los insectos para erradicar a los tolmekianos y que están haciendo lo mismo con el Valle. Capturan a Nausicaä para impedir que avise al Valle, pero con la ayuda de Asbel, su madre y varios simpatizantes, Nausicaä escapa en su planeador. Volando de vuelta a casa, encuentra a dos soldados pejitas provocando a miles de Ohms en el Valle utilizando a un bebé Ohm herido. Los habitantes del Valle se refugian mientras los tolmekianos despliegan tanques y al Guerrero Gigante, pero el fuego de los tanques no disuade a los Ohms, y el Guerrero Gigante, nacido prematuramente, se desintegra.

Nausicaä libera al bebé Ohm y se gana su confianza. Ella y el Ohm se plantan ante la manada, pero son arrollados. Los Ohm se calman y utilizan sus tentáculos dorados para resucitarla. Nausicaä, con el vestido empapado de azul por la sangre de los Ohm, camina sobre los tentáculos dorados de los Ohm como por campos dorados, cumpliendo la profecía salvadora. Los Ohm y los Tolmekianos abandonan el Valle, y los Pejitas permanecen con la gente del Valle, ayudándoles a reconstruirlo. En las profundidades de la Jungla Tóxica, brota un árbol no tóxico.