De serie speelt in het jaar 2517, op verschillende planeten en manen in een door de mens gekoloniseerd sterrenstelsel. Het verhaal volgt de belevenissen van de bemanning van de Serenity, een firefly-klasse ruimteschip. Veel van deze mensen hebben pas geleden gevochten in een burgeroorlog, en deze verloren. Ze proberen nu een bestaan op te bouwen als pioniers aan de rand van hun sterrenstelsel. Ze worden tegengewerkt door zowel criminelen als door de alliantie, die controle uitoefent op bijna het hele sterrenstelsel.
