Das elfte Jahrtausend ist angebrochen: Es ist das Jahr 10191, die Menschheit hat das Weltall besiedelt, verfeindete Adelshäuser streiten um die Macht.
Herzog Leto Atreides wird von Imperator Shaddam IV. mit dem Wüstenplaneten Arrakis belehnt. Einzig auf diesem öden Planeten existiert das „Spice“, das mit Hilfe von riesigen Erntemaschinen abgebaut wird. Das Spice ist eine bewusstseinserweiternde Droge, die den „Navigatoren“ der Gilde die interstellare Raumfahrt mit Überlichtgeschwindigkeit ermöglicht und die eine alterungshemmende Wirkung hat.
Herzog Leto begibt sich zusammen mit seinem Sohn Paul und seiner Konkubine Jessica, die dem Frauenorden der Bene Gesserit angehört, von seinem Heimatplaneten Caladan nach Arrakis, um sein Lehen in Besitz zu nehmen. Der sadistische und entstellte Baron Vladimir Harkonnen, dessen Haus seit langem mit den Atreides verfeindet ist und zuvor 80 Jahre lang Arrakis zum Lehen hatte, beabsichtigt Leto und seine Familie zu vernichten und die Herrschaft über Arrakis zurückzugewinnen. Hierfür sichert er sich die Unterstützung des Imperators, der den wachsenden Einfluss Herzog Letos im Rat der Planeten sowie die immense Kampfkraft der Atreiden-Armee, begünstigt durch deren revolutionäre Schallwaffen, fürchtet. Harkonnen gelingt es, den Leibarzt Letos, Dr. Yueh, zum Verrat zu zwingen. Yueh sabotiert den Schutzschild der herzoglichen Burg und zerstört die Schallmodule, so dass die Burg der Atreiden dem Angriff Harkonnens wehrlos ausgesetzt ist. Die Harkonnen überrennen mit einer riesigen Armee die Verteidigung der Atreides auf Arrakis und bringen den Planeten wieder unter ihre Kontrolle. Wie schon sein Sohn Paul und seine Konkubine Jessica wird Herzog Leto von Yueh betäubt und so außer Gefecht gesetzt. Er setzt ihm jedoch einen künstlichen Giftgas-Zahn ein, mit dem er Baron Harkonnen, wenn dieser sich ihm nähert, töten soll. Als Leto dieses Vorhaben umsetzen will, verwechselt er, noch halb betäubt, den Baron mit dessen Berater Piter De Vries, so dass das Giftgas nur diesen tötet. Baron Harkonnen überlebt den Anschlag, Leto selbst stirbt.
Obwohl der Invasionsplan des Barons Erfolg hatte und der Herzog tot ist, können Paul und Jessica, die ebenfalls von den Harkonnen gefangen genommen worden waren, in die Wildnis von Arrakis fliehen. Hierbei werden sie durch Vorkehrungen von Yueh begünstigt, der ihnen die für die Wüste erforderliche Ausrüstung mitgegeben hat. In ihrem Gepäck entdecken sie auch den Bauplan der Schallmodule und den Siegelring des Herzogs. Nachdem sie bei den rätselhaften Fremen, den Bewohnern der Wüste, ein neues Zuhause gefunden haben, wächst der junge Herzogssohn zu einem mächtigen Gegner für die Harkonnen und den Imperator heran. Er reitet den gigantischen Sandwurm Shai-Hulud, trinkt das „Wasser des Lebens“, für einen gewöhnlichen Menschen tödlich, erlangt dadurch absolute Erkenntnis, die Macht über die Sandwürmer und das Spice, er wird danach von den Fremen als Anführer anerkannt. Als Fremen-Namen wählt er „Paul Muad'Dib“.
Paul Atreides und seine Mutter unterrichten die Fremen in den Künsten der Bene Gesserit, trainieren sie im Umgang mit den Schallmodulen und bauen sie so zu einer kampfstarken Armee aus. Mit Überraschungsangriffen und Anschlägen auf die Erntemaschinen für die Spice-Gewinnung bringen sie die Spice-Produktion zum Erliegen und setzen damit die Harkonnen und den Imperator unter Druck. Nebenbei erfährt Paul, dass der Baron Harkonnen sein leiblicher Großvater ist, der Vater von Jessica (bisher hatten die Bene Gesserit dem Baron allerdings verschwiegen, dass er ein Kind hatte).
Die Gilde verlangt vom Imperator, die Kontrolle über die Spice-Produktion zurückzugewinnen, andernfalls müsse er mit ernsten Konsequenzen rechnen. Der Imperator ruft die großen Häuser auf Arrakis zusammen, um die Wiedergewinnung der Kontrolle über die Spice-Produktion zu organisieren. In diesem Moment bläst Paul Muad'Dib, der mittlerweile als der langerwartete Fremen-Messias Kwisatz Haderach gilt, zum Angriff: Mit Dutzenden von Sandwürmern erstürmt er die Hauptstadt Arrakeen. Seine übernatürlich begabte kleine Schwester Alia dringt zu ihrem Großvater, dem Baron Harkonnen, vor und reißt ihm die Steuerungskabel aus der Brust, über die er seinen Anti-Gravitationsgürtel bedient. Unkontrolliert fliegt der Baron aus dem Raum, direkt in den Rachen eines der Sandwürmer.
Paul setzt den Imperator fest und fordert mit Unterstützung der Fremen den Thron. Nach einem siegreichen Duell mit Feyd Harkonnen, dem niederträchtigen Neffen des Barons, legen die Fremen ihm den Mantel der Herrschaft an. Paul, der – wie seine Schwester Alia richtig erkannt hat – wirklich der gottgleiche Kwisatz Haderach ist, lässt unter den erstaunten Augen aller Anwesenden ein Wunder geschehen: Gewitterwolken ziehen sich am Himmel über dem Wüstenplaneten zusammen, und strömender Regen setzt ein.
