Der junge Astronaut Leo Davidson (Mark Wahlberg) bildet an Bord einer Forschungsstation im All Affen für Testflüge aus. Als ein Schimpanse im Jahr 2029 zur Erkundung eines seltsamen elektromagnetischen Sturms mit einer Raumkapsel losgeschickt wird und nicht zurückkehrt, folgt ihm Leo gegen den Befehl des Kapitäns mit einer anderen Raumkapsel. Dabei gerät er in den elektromagnetischen Sturm und wird durch die Raumzeit geschleudert. Dann gelingt es ihm, auf einem unbekannten Planeten notzulanden. Während seine Raumkapsel in einem See versinkt, rettet Leo sich unverletzt ans Ufer.

Kurze Zeit später rennt eine von Affen gejagte Horde Menschen an ihm vorbei. Die Affen nehmen auch Leo gefangen und verkaufen die gesamte Beute einem Sklavenhändler, der sie in Käfige sperrt.

Leo stellt erstaunt fest, dass der Planet von Affen beherrscht wird. Schimpansen, Gorillas und Orang-Utans haben eine Zivilisation entwickelt und leben in Städten; einige von ihnen tragen Toupets, andere nehmen zum Schlafen ihre künstlichen Gebisse heraus. Menschen werden von den Affen als Sklaven und wie Haustiere gehalten. Von der unterworfenen Spezies gibt es nur noch wenige frei lebende Exemplare, die sich im Dschungel verstecken.

Die Schimpansin Ari (Helena Bonham Carter), Tochter des Senators Sandar (David Warner), engagiert sich für eine bessere Behandlung der Menschen – sehr zum Missfallen von General Thade (Tim Roth), dem Herrscher des Affenreiches, der Ari als Frau haben möchte, von ihr jedoch nicht erhört wird.

Nach kurzer Gefangenschaft gelingt es Leo, Ari auf sich aufmerksam zu machen. Sie kauft ihn und lässt ihn ins Haus ihres Vaters bringen, wo Leo die Schimpansin schließlich überredet, ihm zur Flucht zu verhelfen. Zusammen mit einem in Ungnade gefallen General führt sie Leo und einige andere Sklaven durch einen Geheimgang aus der Stadt der Affen. Weil Thade rasch Meldung darüber bekommt, kann sie dann nicht mehr zurück. Eine Horde noch frei lebender Menschen – darunter die Blondine Daena (Estella Warren) – schließt sich den Flüchtlingen an.

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Ein von Leo aus der versunkenen Raumkapsel geborgenes Instrument weist den Weg zu der Kultstätte Calima, deren Betreten tabu ist, weil die Affengesellschaft glaubt, dort sei ihr Stammvater Simos in grauer Vorzeit gelandet und dort werde er dereinst auch wiederkehren. In Calima stößt die Gruppe auf das Wrack des Raumschiffes, von dem Leo gestartet war, um den vermissten Schimpansen zu retten. Offenbar kam die Besatzung bei der Suche nach Leo ums Leben. Die Versuchsaffen, die ebenfalls an Bord gewesen waren, gründeten die Affenpopulation auf dem Planeten und unterwarfen die Menschen. Das muss vor Jahrtausenden geschehen sein. Erst jetzt begreift Leo, dass er durch den elektromagnetischen Sturm weit in die Zukunft katapultiert wurde.

General Thade mobilisiert die Armee, um die Menschen in Calima zu vernichten. Es kommt zu einer gewaltigen Schlacht, in der Leo und seine Gefolgsleute keine Chance haben. Doch da landet unvermittelt der damals von Leo gesuchte Schimpanse mit seiner Raumkapsel in dem heiligen Areal. Erfüllt sich der von Thade, dessen Vater Zaius (Charlton Heston) und deren Vorfahren gepflegte Mythos von der Wiederkehr des Stammvaters Simos? Die Affen halten im Kampf inne und starren den Schimpansen ehrfürchtig an, den Leo aus seiner Kapsel hebt. Nur Thade weiß, dass der Mythos eine Erfindung ist. Er greift den Schimpansen an. Doch bevor er ihm etwas antun kann, gerät er in das Wrack des Raumschiffes und wird dort eingesperrt.

Leo überzeugt die Affen – die nun begreifen, dass Thade und dessen Familie den Mythos erfanden, um ihre Tyrannei zu begründen – von den Vorteilen eines gleichberechtigten Zusammenlebens mit den Menschen.

Schweren Herzens trennt er sich von Ari, Daena und den anderen, klettert in die Raumkapsel und fliegt zur Erde.

Obwohl er dort überraschenderweise keine Landeerlaubnis bekommt, setzt er neben einem Denkmal auf, das einem Lincoln Memorial ähnelt, wenn auch die Gesichtszüge des ermordeten US-Präsidenten entfremdet sind und eher wie die eines Affen aussehen. Von allen Seiten rasen Streifenwagen mit uniformierten Polizisten heran, bei denen es sich ausschließlich um Affen handelt.