《火星任务》2020年，汇聚了无数顶尖科学家的世界空间站，正在承接载人飞船登陆火星。以卢克·格拉姆（DonCheadle）为首的4人小组成功抵达了这颗无人星球。他们在这里发现了一些奇怪的景象，一群人相继被杀。为了调查这起悲剧的原因并探索可能的幸存者，空间站派出了一支由伍迪·布莱克（蒂姆·罗宾斯饰）率领的救援队前往火星。然而，救援队也遭遇了诸多艰辛，船体受损、机器故障、燃油泄漏、队员死亡等，都在侵蚀着救援人员的斗志。抵达火星后，布莱克等人找到了卢克船长，随后发现了数十亿年前留在火星上的外星人遗骸和信息。这些都与人类有着千丝万缕的联系……