Der für seinen Wagemut bekannte Air-Force-Pilot Rick Janssen wird für ein Militärexperiment ausgesucht, mit dessen Hilfe ein Mensch für das Überleben auf dem Saturnmond Titan vorbereitet werden soll. Zunächst erscheint es, als wäre der Versuch erfolgreich: Rick entwickelt tatsächlich übermenschliche Fähigkeiten, aber dann stellt sich heraus, dass auch Nebenwirkungen nicht ausbleiben. Und die bringen nicht nur Rick selbst in Lebensgefahr, sondern auch seine Familie und vielleicht auch die gesamte Menschheit.

Im Mittelpunkt steht der junge Schmuggler Han Solo (Alden Ehrenreich), dessen erstes großes Abenteuer gezeigt wird. Solo ist von der Flugakademie geworfen worden, weil er seinen eigenen Kopf hat - eine Eigenschaft, die er auch anschließend nicht verliert. Sein Mentor, der zwielichtige Gangster Tobias Beckett (Woody Harrelson), schickt ihn auf eine wichtige Mission. Begleitet wird Solo unter anderem von seinem neuen, treuen Freund Chewbacca (Joonas Suotamo), von Qi'Ra (Emilia Clarke), die ihn kennt wie kein anderer - und von Lando Calrissian (Donald Glover).