اولین سفر اکتشافی انسان به مریخ توسط یک موجود زنده ناشناخته مورد تهاجم قرار می‌گیرد؛ موجودی که مخفیانه وارد سفینه نجات می‌شود.

فرمانده نیروی دریایی، آلن رابرتز، مأمور می‌شود تا گروهی را در سفر اکتشافی به لیتل آمریکا در قطب جنوب هدایت کند تا درباره گزارش‌های مربوط به یک دریاچه آب گرم مرموز در خشکی که یک دهه قبل کشف شده بود، تحقیق کنند. هلی‌کوپتر او و گروه کوچکش، از جمله مگی هاتاوی خبرنگار، بر اثر یک طوفان شدید مجبور به فرود در یک دهانه آتشفشانی می‌شود. آن‌ها خود را در یک محیط استوایی سرسبز و بازمانده از دوران پیش از تاریخ گرفتار می‌بینند.

چهار فضانورد که از نخستین ماموریت انسان به مریخ بازمی‌گردند، وارد یک تونل زمانی شده و روی زمین قرن بیست و ششم که بر اثر یک جنگ اتمی ویران شده است، سقوط می‌کنند. آن‌ها در ابتدا نمی‌دانند کجا هستند، اما با دیدن اینکه هوا برای تنفس مناسب است، شروع به کاوش می‌کنند و خود را در آینده‌ای دوقطبی می‌یابند؛ جایی که جهش‌یافته‌های تغییرشکل‌یافته مانند غارنشینان روی سطح زمین زندگی می‌کنند، در حالی که انسان‌های عادی به راحتی در زیر زمین ساکن هستند اما نسل آن‌ها به دلیل کمبود آب طبیعی، هوا و نور خورشید در حال نابودی است.