서기 2020년. 세계 최고의 우주 비행사들이 '붉은별'이라 불리는 화성 착륙에 성공하였다. 그러나 화성에 도착했을때, 작전 사령관 루크와 그의 대원들은 뭔가 기괴하고 충격적이며 섬뜩한 위협에 직면하게 된다.

루크는 악몽이 시작되기 바로 직전, 메시지를 지구에 보내지만 루크를 제외한 모든 대원들은 알 수 없는 어떤 힘에 의해 공중분해되어 우주 공간으로 사라진다. NASA는 탐사 대원이 전송한 메시지를 받고 경악을 금치 못한다.

NASA는 생존자를 구하기 위하여 구조작전에 나선다. 사령관 우디 블레이크와 짐 멕코넬은 닥터 테리 피셔, 과학자 필 올마이어와 팀을 이루어 화성을 향한 6개월간의 대장정에 돌입한다. 그러나 화성 착륙 직전, 구조대가 탄 우주 비행선에 기체 결함이 발생하고 본체에서 분리시킨 착륙선에 옮겨타기 위한 과정에서 사령관 우디 블레이크가 대열에서 이탈하게 된다. 우디는 영영 우주의 미아가 될 운명에 처하고...

그의 아내인 닥터 테리 피셔는 남편을 구하기 위해 목숨을 걸지만 두 사람의 목숨이 위험하다는 것을 아는 우디는 스스로 자폭하여 아내의 목숨을 구한다. 사령관의 주검을 뒤로 한 채 대원들은 화성착륙에 성공한다. 유일한 생존자 루크와 구조 대원들은 루크가 촬영한 녹화자료와 음성자료를 분석한다. 대원들은 화성에 정체를 알 수 없는 생명체가 존재하고 있으며, 그 생명체가 자신들에게 의미는 알 수 없지만 특별한 메시지를 보내고 있다는 것을 알아내게 되는데..