《星际牛仔》的故事发生在2071年。超光速航行技术问世后，人类原本可以轻松往返于太阳系各处，却因设计上的失误引发月球爆炸，大量月球碎片被引向地球，最终酿成一场前所未有的灾难。劫后余生的人们纷纷离开地球，在太阳系各地建立新的家园。与此同时，国家政府等权力机构陷入动荡，治安也日益恶化。为应对层出不穷的犯罪，一些组织开始允许个人追捕通缉犯、领取赏金，“赏金猎人”由此诞生。
史派克和杰特驾驶着飞船BEBOP号，靠追捕逃犯领取奖金为生。在穿梭于星际之间的旅途中，他们遇见了背负巨额债务、极度贪财的菲，以及精通电脑的天才少女艾德，还收养了一只拥有超高智商的数据狗爱因。自此，四人一狗一同漂泊在浩瀚宇宙中，在追逐赏金的过程中经历彼此和他人生命里的悲欢离合，也逐渐探寻着各自不愿忘却的过去。
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