ปี ค.ศ. 2020 องค์การนาซ่าได้สร้างปรากฏการณ์ครั้งยิ่งใหญ่ ให้กับหมู่มวลมนุษยชาติอีกครั้ง เมื่อสามารถส่งทีมนักบินอวกาศ ไปลงสัมผัสผืนดาวอังคารเป็นผลสำเร็จ อย่างไรก็ดี หลังจากไปถึงดาวเคราะห์สีแดงดวงนี้ได้ไม่นาน ผู้บังคับการปฏิบัติการ ลุค แกรห์ม (ดอน เชียเดิล) กับลูกทีมของเขา ก็ต้องเผชิญหน้ากับบางสิ่งที่แปลกประหลาด น่าตกใจ ชวนขนลุก ซึ่งนำไปสู่ความหายนะครั้งใหญ่ ที่แสนลึกลับ ที่นำไปสู่การตายของลูกเรือ แกรห์มสามารถส่งข้อความลึกลับหนึ่งข้อความ กลับมายังโลกก่อนที่ฝันร้ายของเขาจะเริ่มต้นขึ้น

องค์การนาซ่าที่เกิดความฉงน ในการติดต่อครั้งสุดท้ายของลูกเรือทีม มาร์สวัน ที่ประสบชะตากรรมเลวร้าย จึงรีบเตรียมการอย่างเร่งด่วน และส่งทีมกู้ภัยขึ้นไปบนดาวอังคารอีกครั้ง เพื่อสืบสวนโศกนาฏกรรมครั้งนี้ รวมไปถึงการนำผู้รอดชีวิต กลับมายังโลกด้วยกรณีที่ยังมีคนรอดชีวิตอยู่ ทีมปฏิบัติภารกิจทีมใหม่นี้ มีนักบินร่วมสองนาย คือ นาวาโท วูดี้ เบล็ก (ทิม ร็อบบินส์) และ จิม แม็คคอนเนลล์ (แกรี่ ซีนีส) ที่เดินทางไปพร้อมกับลูกทีม อันได้แก่ ดร. เทอร์รี่ ฟิสเชอร์ (คอนนี่ นีลเซน) และนักวิทยาศาสตร์ ฟิล โอห์ลเมียร์ (เจอร์รี่ โอคอนเนลล์) มนุษย์อวกาศกลุ่มนี้วางแผนการเดินทางที่กล้าหาญนานกว่าหกเดือน เพื่อมุ่งสู่ ดาวอังคาร