Gdy Sonny Malone postanawia zniszczyć obraz, który ostatnio namalował, nieoczekiwanie w jego mieszkaniu pojawia się tajemnicza blondynka. Dziewczyna całuje Sonny'ego i po chwili znika. Mężczyzna nie może o niej zapomnieć. Pewnego dnia, Sonny dostaje do zaprojektowania okładkę albumu płytowego pewnej piosenkarki.

W tym filmie spotkały się różne pokolenia artystów musicalowych i różne style muzyczne oraz taneczne. Znaleźć tu można zarówno nawiązania do klasycznych musicali lat 40. , jak i do współczesnych (tzn. pochodzących
z lat 70. i 80.) obrazów muzycznych, takich jak "Gorączka sobotniej nocy" czy "Grease", pełnych popowych przebojów. Wpadających w ucho piosenek nie brakuje również w "Xanadu": od wykonywanej przez duet Olivia Newton-John - Gene Kelly urokliwej "Whenever You’re Away From Me", poprzez śpiewane przez australijską piosenkarkę "Magic", "Dancing", "Suddenly" czy tytułowe "Xanadu", po grane i śpiewane przez zespół Electric Light Orchestra "I’m
Alive", "Don’t Walk Away", "The Fall" czy "All Over the World".
Fabuła filmu jest prosta, wręcz naiwna.
Sonny Malone, młody grafik i malarz z Los Angeles, jest sfrustrowany pracą
w dziale reklamowym wytwórni płytowej. Chłopak marzy o tworzeniu prawdziwej sztuki, a tymczasem wykonywane zajęcie i gburowaty szef sprowadzają go do roli podrzędnego rzemieślnika. Pewnego dnia w parku drogę przecina mu śliczna dziewczyna na wrotkach, która całuje go i znika w tłumie. Od chwili tego przypadkowego spotkania Sonny nie może zapomnieć blond piękności, w której zakochał się od pierwszego wejrzenia. Jakież jest jego zdziwienie, gdy wkrótce zauważa jej podobiznę na okładce płyty, którą ma skopiować na plakat, nikt jednak nie wie, jak wizerunek dziewczyny znalazł się na okładce, ani jak się ona nazywa. Nic w tym dziwnego, zważywszy, że tajemnicza nieznajoma to jedna z muz, które przybyły z Olimpu na ziemię, żeby wspierać artystów. Sonny szuka jej wszędzie, lecz zamiast niej spotyka samotnego, starszego mężczyznę Danny’ego McGuire’a, zamożnego konstruktora budowlanego, a niegdyś klarnecistę współpracującego ze słynnymi big bandami. Danny zaprasza Sonny’ego do swojej rezydencji, opowiada, jak w czasie II wojny światowej występował w orkiestrze Glenna Millera i kochał się w ślicznej piosenkarce, którą utracił. Dziewczyna powraca w jego wspomnieniach, przybierając rysy nieznajomej poszukiwanej przez Sonny’ego. Tymczasem blondwłosa muza, przybrawszy ziemskie imię Kira, wzruszona uczuciem młodego malarza i odwzajemniająca jego zainteresowanie, znów staje na jego drodze. Nie wyjawia, kim jest, ale spędza z Sonnym sporo czasu. Oboje pomagają też Danny’emu w uruchomieniu własnego klubu nocnego, w którym mogłyby współistnieć różne gatunki muzyczne i występować artyści różnych pokoleń. Klub zostaje nazwany Xanadu. Ale gdy zbliża się termin uroczystego otwarcia lokalu, okazuje się, że Kira musi opuścić Ziemię i wracać do swojej niebiańskiej siedziby. Sonny robi wszystko, żeby ją zatrzymać.

Początkujący artysta Sonny Malone (Michael Beck) - grafik pracujący w firmie reklamy - spotyka pewnego dnia Kirę (Olivia Newton-John). Tajemnicza dziewczyna okazuje się być grecką boginią. Kira poznaje Sonny'ego z Dannym McGuirem (Gene Kelly), który postanawia pomóc Sonny'emu w realizacji marzenia o budowie największego lodowiska na rolkach, jakie ten świat widział. Muzyka disco, moda wprost z żurnali oraz piękne sceny taneczne, to "Xanadu" - "miejsce do którego niektórzy z nas mają odwagę dotrzeć".