美國內戰時期飽受創傷的前軍官約翰·卡特（泰勒·克奇飾）意外穿越至火星，因不同引力獲得超常力量與跳躍能力。在遭遇紅種人公主德佳·索麗斯（琳恩·柯林斯飾）與綠種人戰士塔斯·塔卡斯（威廉·達福飾）后，被迫卷入火星各族群爭奪水源與生存權的紛爭。面對薩博·贊恩（馬克·斯特朗飾）領導的黑曜石族陰謀，以及德佳公主被卷入的政治聯姻危機，曾厭惡戰爭的約翰逐漸意識到自身價值。在地球失去親人的痛苦與火星新生盟友的責任感交織下，他最終選擇帶領紅種人、綠種人及忠誠的霍曼族盟友發起反擊，以非凡戰技突破黑曜石族機械大軍圍攻，在決戰中擊潰邪惡勢力，使火星各族群重歸平衡。當傳送門再次開啟時，約翰選擇永久留在德佳公主身邊，成為守護這個異星文明的英雄。