Da ragazzino, Jim Hawkins (Joseph Gordon-Levitt) cresce divertendosi con le storie del leggendario capitano dei pirati Flint. Dodici anni dopo, è diventato un adolescente ribelle e ribelle; suo padre è fuori dai giochi e sua madre Sarah (Laurie Metclafe) non sa più cosa fare. Jim aiuta a malincuore la madre al Benbow Inn, e trova il divertimento attraverso il "Solar Surfing" (simile al windsurf e allo sky surfing), un hobby che lo mette spesso nei guai.
Un giorno, un'astronave si schianta vicino alla locanda e Billy Bones (Patrick McGoohan), il pilota della nave, viene ferito gravemente. Prima di soccombere alle sue ferite, dà a Jim una sfera e lo avverte di "fare attenzione al cyborg". Dopo di che, una banda di pirati fa irruzione nella locanda e la rade al suolo, mentre Jim, Sarah e il loro amico cane, il dottor Delbert Doppler (David Hyde Pierce), fuggono. Rifugiandosi nello studio di Delbert, Jim scopre che la sfera è una mappa per il leggendario Pianeta del Tesoro.
Doppler commissiona una nave chiamata RLS Legacy, in missione per la ricerca del Pianeta del Tesoro. La nave è capitanata dal capitano Amelia (Emma Thompson) e dal signor Arrow (Roscoe Lee Browne), dalla pelle di pietra; l'equipaggio è segretamente guidato dal cuoco mezzo robot Long John Silver (Brian Murray), che Jim sospetta sia il cyborg di cui Bones lo aveva avvertito. Jim viene mandato a lavorare in cucina, dove Silver e il suo animale domestico mutaforma alieno Morph lo sorvegliano. Anche se Jim non si fida di Silver, essi formano un tenue rapporto padre-figlio.
Durante il viaggio, la nave incontra una supernova. Mentre Jim assicura le linee di vita, salva Silver appena in tempo. La supernova poi si devia in un buco nero, e il signor Arrow cade a morte nell'abisso. Come Amelia piange Arrow, sospetta che Jim non è riuscito a fissare la sua linea di vita, quando è stato davvero tagliato dal pirata traditore granchio come Scroop (Michael Wincott).
Mentre la nave si avvicina al Treasure Planet, Jim origlia l'equipaggio e scopre che sta seguendo Silver, il che porta ad un ammutinamento. Jim, Doppler, Amelia e Morph scappano, ma la mappa viene lasciata indietro. Silver, pensando che Jim abbia la mappa, mira a ucciderlo, ma esita; Amelia finisce per essere ferita quando i fuggitivi vengono abbattuti nella fuga.
Mentre Jim esplora le giungle del Treasure Planet, il gruppo si imbatte nell'eccentrico robot B.E.N. (Martin Short), che ha perso la memoria primaria e li invita a casa sua per rifugiarsi, dove il gruppo è messo all'angolo dai pirati; Usando una porta sul retro, Jim, B.E.N. e Morph tornano sulla nave nel tentativo di recuperare la mappa. Scroop li attacca, ma finisce per cadere nell'abisso. Il gruppo ottiene la mappa, ma finisce per essere catturato da Silver (che ha catturato Doppler e Amelia) al loro ritorno.
L'argento costringe Jim a usare la mappa, che può aprire un portale per qualsiasi località dell'universo, il che porta Jim a rendersi conto che questo è stato il modo in cui Flint ha condotto le sue incursioni. Il portale per il Pianeta del Tesoro viene aperto, e il gruppo scopre che il pianeta è una gigantesca stazione spaziale che Flint ha requisito per immagazzinare il suo bottino. Mentre i pirati si preparano a raccogliere il bottino, Jim trova lo scheletro di Flint, con in mano il pezzo mancante del computer cognitivo della B.E.N.. Dopo averlo reinserito, B.E.N. ricorda immediatamente che Flint ha truccato il pianeta per far esplodere la scoperta del tesoro. Mentre il pianeta cade a pezzi, Silver, nel disperato tentativo di non andarsene a mani vuote, cerca di fuggire su una barca carica di tesori, ma sacrifica il tesoro per salvare Jim. I sopravvissuti scappano verso la nave, ma questa viene danneggiata e diventa incapace di lasciare il pianeta in tempo. Jim monta una tavola a vela a razzo e si dirige davanti alla nave verso il portale. All'ultimo momento, Jim imposta il portale per il Montressor Spaceport, e lui e l'equipaggio cancellano la distruzione.
Jim scopre che Silver è scappato sottocoperta. Jim permette a Silver di andarsene, e Silver dà a Jim Morph, oltre a fornirgli parte del tesoro che ha salvato prima della distruzione del pianeta per aiutarlo a ricostruire il Benbow Inn; mentre se ne va, Silver dice a Jim che "farà tremare le stelle". Amelia offre a Jim una raccomandazione all'Accademia Interstellare, prima che ritorni allo spazioporto per ricongiungersi alla madre. Qualche tempo dopo, si tiene una festa all'Inn ricostruito; Doppler e Amelia si sposano e hanno figli, e Jim diventa un cadetto militare. Durante la festa, Jim vede un'immagine di Silver tra le nuvole, sorridente e orgogliosa.
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