Действие фильма происходит в 2020 году. Команда астронавтов отправляется на Марс. Там они обнаруживают странное геологическое образование и решают его исследовать. Но попытка сканирования радаром приводит к образованию вихря, который убивает всех, кроме командира экспедиции Люка Грэма.
Потеряв связь с группой, командный центр принимает решение снарядить новую космическую экспедицию с целью спасти Люка, ведь ему удалось передать сообщение. В состав группы вошли следующие астронавты: командир Вудро Блэйк (или просто Вуди), его заместитель (а также второй пилот) Джим Макконел, а также два специалиста: Терри Фишер (которая еще и по совместительству супруга командира) и Фил Олмайер.
При подлете к планете, главные герои сталкиваются с проблемой. Микрометеориты повреждают корабль. Пробоины в корпусе удалось заделать и тем самым остановить утечку воздуха, однако был поврежден один из двигателей. Данная поломка приводит к взрыву корабля.
В сложившейся ситуации, Джим рекомендует выйти наружу в скафандрах и попытаться добраться до ближайшего модуля снабжения. Но так как он движется слишком быстро, Вуди принимает решение отстегнутся от своих подчиненных и, используя оставшееся топливо в ранце, попытаться добраться до желаемого объекта и закрепиться на нем с помощью троса.
План частично провалился. Трос удалось закрепить и команда добралась до модуля, но сам Вуди не смог на нем удержаться и начал лететь в сторону планеты. Он понимает, что шансов выжить у него не осталось. Терри намерена попытаться спасти мужа. Желая предотвратить гибель супруги, Вуди вынужден снять шлем.
С помощью модуля, оставшимся в живых членам экипажа удалось приземлиться на Марсе. Теперь они намерены починить корабль первой экспедиции и вернуться на нем. Осматривая лагерь, Джим находит сошедшего с ума Люка. Он принял своего друга за галлюцинацию и напал, но второй пилот сумел убедить его в своей реальности.
Люк рассказывает то, что ему удалось узнать за время своего прибывания на планете. Как оказалось, тем геологическим образованием оказалось марсианское лицо (или Сфинкс). Также он проанализировал звук, который слышал при трагедии и выяснил, что согласно системе координат он обозначает... модель ДНК человека. Не хватает только последней пары хромосом.
Джим понимает, что звук на самом деле был запросом от Сфинкса. Чтобы на него правильно ответить, нужно добавить недостающую пару. Попытка сканирования была воспринята как неправильный ответ, а потому активировалась охранная система. Чтобы не рисковать жизнями, было принято решение отправить робота, который и ответит на запрос.
Джим оказался прав. Лицо открывает врата и приглашает войти. Фил остается чинить корабль, а оставшиеся трое героев решают проверить, что там скрывается. Двери за ними закрываются. При этом становится ясно, что в помещении имеется воздух, а потому шлемы можно снять.
Появившаяся голограмма марсианина объясняет, что ранее планета была пригодна для жизни, но метеорит уничтожил ее атмосферу. Потому все ее жители были вынуждены эвакуироваться и искать новый дом в других звездных системах. При этом они отправили на Землю свое ДНК, которое и послужило зарождению жизни. С тех пор они надеялись, что результаты их эксперимента вернуться и покажут себя. Теперь одному из людей предоставляется возможность встретится с марсианами лично. Джим решает принять приглашение.
Начинается песчаная буря. Оставшийся экипаж в спешке эвакуируется, а Джим улетает на марсианском корабле в далекие солнечные системы.
