公元2020年，云集了無數頂尖科學家的世界空間站（World Space Station）正在進行一項載人飛船火星登陸計劃。由盧克·格萊姆（Don Cheadle 飾）率領的4人小組成功抵達這顆無人星球，他們在此發明一些奇怪景象，隨后小組成員也接連斃命。為了調查這起悲劇 的緣由并尋找可能的生還者，空間站派出伍迪·布雷克（蒂姆·羅賓斯 Tim Robbins 飾）率領的救援小組前去火星。然而救援小組也遭遇諸多磨難，船體損壞、機器失靈、燃料泄漏、成員死亡等等，無一不在消磨著救援職員的斗志。抵達火星后，布雷克他們找到了盧克船長，繼而發明億外年前外星人留在火星上的遺跡和信息，這一切都與人類有著千絲萬縷的關系……