该片讲述了由卢克·格莱姆率领的4人小组成功抵达无人星球，随后小组成员也接连毙命。为了调查原因并寻找可能的生还者，
空间站派出伍迪·布雷克（蒂姆·罗宾斯饰）率领的救援小组前往火星。
故事讲述人类首次的载人火星探测计划突然遭遇神秘的事故，一支救援队出发前往救援、调查事故；正当要抵达时，飞船却遭遇了太空尘埃撞击，船长伍德罗为了拯救大家，而前往挂接在
外层空间的补给舱，虽然成功挂接，但自己却飘落到太空中，为了不让他的妻子特芮拯救他，他勇敢的摘下了自己的头盔，结束了自己的生命。当剩下三人历经艰险到达
火星后，卢克告知他们他发现造成事故的原因是远古
火星人留下的“神秘人脸”；遥控漫游车解开了火星人遗迹的秘密之后，四名太空人中的除菲尔以外的三名太空人前往遗迹。当成功进入遗迹内部后，发现火星人在很久前因为
撞击事件逃去了
河外星系，并且最后一艘火星人的
航天飞机是地球生命的始祖，又发现那是火星人的邀请，邀请他们乘坐火星太空船前往他们的星系；太空人吉姆决定乘坐火星人的太空船前往了火星人的星系，吉姆在火星人的太空船中的液体可以呼吸，另外三名太空人则返回了
地球。
保持太空行走时间纪录及服役时间最长的前宇航员
弗兰克林·马斯格雷夫和参与拍摄《
世界末日》的乔·艾伦任本片技术顾问。参与本片拍摄的其他专家还有曾主管
美国航空航天局先进项目及未来概念的刘易斯·皮什、
国际空间站首席科学家凯茜·克拉克和“火星探险者”计划的首席科学家马特·格伦贝克。
对该片导演
布莱恩·德·帕尔玛来说，片中的火星地理环境最具挑战，因为演员周围的一切都需凭空打造。为此，他使用了电脑动画软件和动画情节串连图板，以帮助预览主要动作场景。
• 片中占地55英亩的火星表面在
温哥华南部的弗雷泽沙丘打造而成，是影史上最大的
布景之一。除了雕刻沙丘之外，美工部门还在地表覆盖了大量水泥，并用消防
蛟龙喷洒了12万加仑的红色
环保乳胶漆。
• 为参与影片拍摄，
美国航空航天局（NASA）与制片方签署了《太空行动协议》，双方从此开始了长达一年的密切合作。
• 片中
航天服重62磅，在拍摄初期，演员穿上这种宇航服需耗时50分钟，后来经过技术改进，这一过程缩减为20分钟。为保持演员呼吸顺畅和防止面罩上霜，宇航服的背包内装有用于向头盔提供新鲜空气的冷却系统。
•
蒂姆·罗宾斯摘下头盔的瞬间即被冷冻，虽然太空中的温度非常低，但热量的散失需要传播介质，人体暴露在真空中的时候，由于身边没有空气等导致热量散失的介质，热量并不会立刻流失，因此不会出现影片中的急冻场景。
布莱恩·德·帕尔马（Brian De Palma）的科幻
冒险片是一部让人作呕、浪费了金钱和人才的作品。（《
纽约邮报》评）
《火星任务》是导演布莱恩·德·帕尔马用温柔之手执导的，这是一场足以让观众眼花缭乱的太空探险。（《达拉斯晨报》、《
芝加哥论坛报》评）
像
火星一样冰冷又遥远的影片。在深太空的问题面前，影片的制作肤浅得惊人。（《
洛杉矶时报》、《
娱乐周刊》评）
影片的特效、布置设计、连续的动作镜头和令人眩晕的摄影艺术，弥补了剧情的薄弱之处。（《丹佛邮报》、《
华盛顿邮报》评）
影片有些多愁善感，伤感而老套，有时又装模作样，无法弥补。对一部
冒险片而言，《火星任务》在本该紧张的地方惊人地松驰拖沓。（《
波士顿环球报》评）
特效非常之棒，但对白和剧情与《
第三类接触》（Close Encounters）有所类似，任务没有完成。（《
娱乐在线》评）
影片拥有华丽的特技和深沉的表演。导演经常用舒缓的
长镜头来表现紧张的节奏，让本片充满着浓烈的文艺气息，影片自始至终扣人心弦。电影最后，用镜头诠释了什么叫梦幻，令观众神游其中。（
腾讯新闻客户端评）
《火星任务》在遇上
火星人的描写上，欠缺了细致安排，但这不影响火星人的神秘出现，及
地球人原来就是火星人延续的剧情交代。正当有人怀疑
美国太空人是否真的登陆过月球，是不是一个太空任务笑话的同时，登陆火星任务也受挫折，倒令电影《火星任务》的实感欠缺了现实支撑力量。不过，电影始终是电影，创作空间并不那样受制于现实。能否化假为真，自圆其说，这才最重要。《火星任务》绝对不是失败之作，且间有神采，整体也不欠剧力，特技成绩亦非好莱坞世界之外所能相比。（
新浪评）