서기 2084년. 어느 신도시에서 광산일을 하고 사는 퀘이드(아놀드 슈왈젠에거)는 미모의 아내 로리(샤론 스톤)와 행복하게 살아가지만 밤마다 이상한 꿈을 꾸게 된다. 한 번도 가본 적이 없는 화성에서 이름도 알 수 없는 갈색머리 여자와 행복하게 살고 있는 것이 자꾸 꿈으로 나타나자 퀘이드는 리콜이라는 여행사를 찾아간다. 이곳은 싼값으로 우주 여행을 다녀온 것처럼 뇌 속에 기억을 이식시켜줌으로써 욕구를 충족시켜주는 곳. 이식을 받던 퀘이드는 커다란 충격에서 깨어나 놀라운 사실들을 알게 되는데...

화성 유인 우주선이 막 출발하려는 순간, 수많은 관중들이 숨을 죽이며 카프리콘의 발사를 기다리고 있다. 캡슐 안에서 대기 중이던 승무원 3인은 긴급사항임을 알리는 지시에 따라 다른 장소로 옮겨지고 우주선은 그대로 발사가 된다. 부통령을 포함한 관중들은 열광적으로 환호하고. 카프리콘 프로젝트의 총 책임자 켈로웨이 박사에게 인도된 세 승무원은 강력하게 해명을 요구한다. 켈로웨이가 전하는 충격적인 사실은 생명 유지 장치의 하자로 인해 우주선 발사가 불가능하게 된 것으로, 이를 해결하기 위해 궁여지책으로 생각해 낸 것이 무인우주선으로 발사하고 세트장에서 착륙작면을 촬영, 그 화상을 휴스톤으로 보낸다는 것이다. 터무니 없는 미 항공우주국의처사에 승무원들은 완강히 반대하나 가족의 생명을 담보로 한 그들의 요구를 어쩔 수 없이 수락하고 만다. 한편 휴스톤의 기지에서 근무하는 과학자 워터는 전송되어 오는 화상이 수백만 마일 밖에서 오는 것이 아님을 눈치채고 켈로웨이에게 얘기하나 시큰둥한 대답만 듣는다. 뭔가 수상함을 느낀 그는 기자인 코필드에게 얘기를 하는데 자세한 얘기도 해주지 못한채 흔적도 없이 실종되어 버리고 만다. 카프리콘이 귀환하면 그 장소로 가서 구조선이 올때까지 기다리기로 했던 계획이 대기권에도 진입하지 못하고 폭발해 버리자 켈로웨이 등은 부르베이커를 비롯한 승무원 3인을 없애려 한다. 이를 눈치챈 브루베이커 일행은 탈출한다. 이들을 추적하는 헬리콥터 부대. 윌리스와 워커는 그만 죽음을 당하고 브루베이커만 코필드의 도움으로 탈출해 자신의 장례식에 그 모습을 드러낸다.

불분명한 시기, 어느 해 5월. 화성인이 지구에 나타난다. 세계 평화 유지와 자유 진영의 지도자임을 자청하는 미국 대통령 제임스 데일은 이들은 맞을 채비를 한다. 그러나 평화를 원한다던 화성인들은 네바다 사막에서 대기 중이던 지구의 환영단 케이시 대장을 비롯한 환영인파를 무참히 사살해버린다. 이러한 사태의 원인이 커뮤니케이션의 문화적 차이라고 판단한 제임스는 화성인과의 재교신을 시도한다. 이 교신에서 화성인들이 공식적인 사과문을 보내오자 제임스와 각료들은 기뻐하지만....

우주 비행사는 생명력이없는 지구에서 산소, 물 및 음식을 찾는 법을 알아 내야 만합니다. (구글번역)

희망과 갈등이 공존하는 가까운 미래, 미 육군 소령 로이 맥브라이드는 우주의 지적생명체를 찾기 위한 '리마 프로젝트'를 수행하다 실종된 아버지를 영웅이라 믿으며 우주 비행사의 꿈을 키웠다. 어느 날 로이는 이상 현상으로 인해 우주 안테나에서 지구로 추락하는 사고를 당하고, 인류를 위협할 전류 급증 현상인 '서지'가 자신의 아버지 클리프 맥브라이드가 벌인 위험한 실험에서 시작되었다는 이야기를 듣게된다. 아버지가 살아 있다는 충격적인 진실과 함께 그를 막아야 한다는 임무를 맡은 로이는 우주로 향하게 되는데...

서기 2020년. 세계 최초의 우주 비행사들이 화성 착륙에 성공하였다. 그러나 화성 탐사 대원들이 화성에 도착하자마자 작전 사령관 루크 그래함(Luke Graham: 돈 치들 분)과 그의 대원들은 위협에 직면하게 된다. 루크는 악몽이 시작되기 바로 직전, 메시지를 지구에 타진하지만 루크를 제외한 모든 대원들은 형체를 식별할 수 없는 거대한 힘에 의해 공중분해되어 우주 공간으로 사라진다. 인류 최초로 인간이 화성 착륙에 성공하자 NASA는 그 기쁨에 취하기가 무섭게 탐사 대원이 전송한 메시지를 받고 경악을 금치 못한다. NASA는 황급히 화성에서 일어난 비극의 원인을 조사하고 생존자를 구하기 위하여 구조작전에 착수한다. 구조작전 사령관 우디 블레이크(Woodrow 'Woody' Blake: 팀 로빈스 분)와 짐 멕코넬(Jim McConnell: 게리 시나이즈 분)은 동료 대원 닥터 테리 피셔(Terri Fisher: 코니 넬슨 분), 과학자 필 올마이어(Phil Ohlmyer: 제리 오코넬 분)와 팀을 이루어 화성을 향한 6개월간의 대장정에 돌입한다. 그러나 화성 착륙 직전 구조대가 탄 우주 비행선에 기체 결함이 발생한다. 가까스로 본체에서 분리시킨 착륙선에 옮겨타기 위한 과정에서 사령관 우디 블레이크가 대열에서 이탈하게 된다. 누군가가 그를 구조하지 못할 경우 우디는 영영 우주의 미아가 될 운명에 처하고 그의 아내인 닥터 테리 피셔는 남편을 구하기 위해 목숨을 걸지만 두 사람의 목숨이 다 위험하다는 것을 알고 있는 우디는 스스로 자폭하여 아내의 목숨을 구한다. 사령관의 주검을 뒤로 한 채 나머지 대원들은 마침내 화성착륙에 성공한다. 유일한 생존자 루크 그래함과 조우한 구조 대원들은 루크가 촬영한 녹화자료와 음성자료를 분석한다. 이 자료를 통해 대원들은 화성에도 뭔가 정체를 알 수 없는 생명체가 존재하고 있으며, 그 생명체가 자신들에게 의미는 알 수 없지만 특별한 메시지를 보내고 있다는 것을 알아내게 되는데.

서기 2025년. 지구는 자원 고갈과 환경 파괴가 극에 달한다. 지구를 대체하기 위해 인류는 '화성 식민지화 프로젝트'에 착수한다. 사람들의 계획은 무인 우주선을 이용 화성에 이끼를 키워 산소를 생성시킨다는 것이다. 그러나 30년뒤 화성 식민지화 프로젝트에 갑작스런 이상이 발생하고 탐사 대장 케이트 바우만 대위(캐리 앤 모스)를 비롯해 과학자와 종교인, 군인, 엔지니어 등으로 이루어진 6명의 탐사대원은 화성 탐사에 나선다.

2176년, 지구의 식민지가 된 화성. 샤이닝 캐년 광산으로 떠났던 경찰 특수부대 열차가 텅텅 빈 채 돌아온다. 유일한 생존자는 멜라니 발라드. 그녀는 다그치는 조사단에게 광산에서 무슨 일이 있었는지 진술한다. 그들이 광산에 도착했을 때 기지는 이미 폐허가 돼있었고 멜라니는 광산 참극의 실체에 접근해 간다

적진에 잠입해 홀로 비밀 작전을 수행하던 존 카터(안토니오 사바토 주니어)는 적의 총에 맞아 중상을 입는다. 국군병원에서 치료를 받던 그는 군에서 비밀리에 진행하고 있는 실험에 강제로 동원된다. 존 카터가 시공간 이동을 통해 도착한 곳은 외계 종족 간의 전쟁이 계속되고 있는 화성. 군의 실험에 의해 존 카터는 ‘특별한 능력’ 또한 가지게 된다. 그리고 이 ‘특별한 능력’으로 인해 외계 종족 간의 거대한 전쟁에 뛰어들게 되면서 그는 새로운 운명을 맞이하게 되는데…