いつものように追いかけっこをしていたトムとジェリーは、間違って火星行きのロケットに乗り込んでしまい、地球を飛び出してしまう。宇宙船の乗船員ビフ＆バズは臆病者で、火星に着いたと思ったらすぐに地球にとんぼ返り。なんとトムとジェリーは火星に取り残され、火星人に見つかってしまう。ピンチに追い込まれた2匹は、火星人の女の子ピープの助けで何とか逃げ出すが…。

ネコのトムとネズミのジェリーが冒険を繰り広げる長編アニメ。二匹が少女を助けようと奮闘する。トムとジェリーは、行方不明の父親を捜している少女、ロビンと出会う。ロビンを助けることに決めた二匹は、意地悪なおばさんと弁護士のリックブートに捕まり、悪い医者の待つペット刑務所に入れられてしまう。しかし、トムとジェリーは新しい友達のパグシーやフランキーと協力して、刑務所を脱獄する。