Akcja filmu rozgrywa się po wydarzeniach ukazanych w serialu. Inara Serra opuściła już pokład statku, Shepherd Book osiadł na stałe na jednej z planet, zaś cała reszta załogi wraz z lekarzem, Simonem Tamem, i jego siostrą, River, dalej przemierza kosmos w poszukiwaniu przemytniczych kontraktów i prowadzi życie wolnych wędrowców. Tym razem akcja filmu toczy się wokół River Tam, która znajduje się w centrum zainteresowania Sojuszu. Parlament powierza zadanie schwytania uciekinierki specjalnemu agentowi o wysokiej randze, który nie cofnie się przed niczym, aby to zrobić. Okazuje się bowiem że River nie jest tylko zwykłą schorowaną dziewczyną, lecz posiada niesamowite umiejętności oraz niewygodne informacje o Sojuszu, z powodu których jest ścigana przez całą armię. Załoga statku postanawia rozwikłać jej tajemnicę i dowiedzieć się prawdy, co sprowadza na nich ciąg niebezpiecznych przygód.