Vuonna 2020 NASA on onnistunut lähettämään retkikunnan Mars-planeetalle. Avaruusalus, jonka päällikkönä toimii Luke Graham laskeutuu turvallisesti punaiselle planeetalle. Mutta Marsin pinta kätkee pelottavan salaisuuden, joka syöksee avaruusmatkaajat tuhoon ja kuolemaan. NASA sieppaa Grahamin lähettämän arvoituksellisen sanoman, jonka seurauksena Marsiin lähetetään uusi retkikunta etsimään mahdollisia eloonjääneitä. Lähes epäinhimillisten vaikeuksien jälkeen alus saapuu määränpäähänsä - vain tehdäkseen henkeäsalpaavan löydön... Operaatio Mars paneutuu perustavaalaatua oleviin kysymyksiin: Miten elämä on alun perin syntynyt ja myös miten planeettojen historia on muotoutunut.
Marsiin matkaava kolmen hengen miehistö joutuu mahdottoman valinnan eteen, kun salamatkustaja saattaa heidät kaikki vaaraan.
Steven Soderbergh on tehnyt oman versionsa Stanislav Lemin scifi-klassikosta. Psykologi lähetetään tutkimaan kummallisia tapahtumia Solaris-planeettaa kiertävälle avaruusasemalle. Pian hän sotkeutuu itsekin outojen voimien verkkoon, ja todellisuuden ja kuvitelman välinen raja hämärtyy...
Rohkea NASAn astronautti Spencer Armacost ja hänen kaunis vaimonsa Jillian ovat päällisin puolin täydellinen pariskunta. Heidän elämänsä muuttuu painjaiseksi, kun Spencer lähtee avaruuslennolle, jolla yhteys Maahan katkeaa salaperäisesti kahden minuutin ajaksi. Jillian saa huomata, että nuo 120 kauhun sekuntia ovat muuttaneet hänen miehensä ja uhkaavat kummankin mielenterveyttä, tulevaisuutta ja henkeä...