화성 탐사선 패스파인더의 성공에 힘입은 나사(NASA)는 화성으로 유인탐사선을 보내려 한다. 그러나 사고로 인해 우주비행사 선발에 문제가 생기고 결국 우주선의 항법 컴퓨터를 다룰 줄 아는 단 두 사람, 고든 피콕(블레이크 보이드 분)과 프레드 랜돌(하랜드 윌리암스 분)이 후보에 오른다.
하지만 두사람은 우주비행사가 될 수 없는 치명적인 결점이 있었으니, 고든은 심한 멀미로 한번도 비행을 해 본 적이 없으며 프레드는 우주선 운항장치를 설계할 정도로 명석하긴 하지만 어떤 돌발 행동을 할 지 알 수 없는 사람. 그렇지만 별다른 대안이 없는 나사의 비행책임자 폴 윅(제프리 디문 분)은 두 사람을 포함한 우주 비행사 명단을 발표한다. 그때부터 고든과 프레드는 파일럿이 되기 위한 여러가지 테스트를 받는다.
드디어 우주 탐사가 시작되는 날. 선장 와일드 빌 오버벡(윌리암 샌들러 분), 차가운 미녀 줄리 포드(제시카 런디 분), 우주 침팬지 율리시스가 한 팀이다. 모두 프레드를 못미더워하지만 베테랑 우주비행사 버드만은 그를 믿어준다. 순조롭지 못한 출발에도 불구하고 우주선이 무사히 궤도에 오르고 드디어 도착한 화성에는 더욱 황당한 일들이 그들을 기다리고 있는데…
