曾荣获奥斯卡金像奖的著名导演安德鲁·斯坦顿带来全新力作《异星战场》，一部以神秘壮丽的火星为背景的史诗动作冒险巨制。影片根据埃德加·赖斯·巴勒斯于20世纪初创作的经典科幻小说《火星公主》改编，故事讲述美国内战时期，饱受创伤的前军官约翰·卡特（泰勒·克奇TaylorKitsch饰）无意间穿越到了火星。由于引力不同，约翰成为了力大无穷、弹跳如飞的“超人”，也因此卷入当地几大族群的冲突，周旋于美丽的公主德佳·索丽斯（琳恩·柯林斯LynnCollins饰），英勇的盟友塔斯·塔卡斯（威廉·达福WillemDafoe饰）与狡猾的敌人萨博·赞恩之间。然而地球上战火纷飞带来的痛苦，早已让约翰无心恋战；虽然几大族群都将他视为能够拯救火星的关键人物，可他真的能抛下过去，担负起保卫人民的重任，拯救这个水深火热的世界，扭转异星战场的命运吗？
1881 年，埃德加·赖斯·巴勒斯 (Edgar Rice Burroughs)参加了突然去世的 叔叔约翰·卡特 (John Carter) 的葬礼。根据卡特的指示，尸体被放入一个只能从内部打开的坟墓中。他的律师将卡特的个人日记交给巴勒斯阅读。
回顾 1868 年的亚利桑那领地，联邦上校鲍威尔逮捕了卡特，希望卡特能够帮助对抗当地的阿帕奇人。卡特逃离了牢房，但在美国骑兵的追击下没能走多远。在与一群阿帕奇人发生冲突后，卡特和受伤的鲍威尔遭到追捕，直到他们躲进一个山洞，结果发现山洞里装满了黄金。这时，山洞里出现了一个瑟恩人，他对这两个人感到惊讶，并用刀攻击了他们。卡特杀死了他，但意外激活了瑟恩强大的奖章，并无意中被传送到了一个被毁坏且垂死的星球巴苏姆，卡特称之为火星。由于他不同的骨密度和地球的低重力，卡特能够跳得很高并表现出令人难以置信的力量。他被绿火星撒克人和他们的吉达克塔斯·塔卡斯俘虏。
在巴苏姆的其他地方，红火星城市赫利姆和佐丹加已经处于战争状态一千年了。佐丹加的吉达克萨布·坦 (Sab Than) 手持从瑟恩 (Thern) 领袖马泰·尚 (Matai Shang) 处获得的特殊武器，提议与氦气公主德贾·托里斯 (Dejah Thoris) 结婚，以实现停火和结束战争。公主逃脱并被卡特救出。
卡特、德贾和塔卡斯的女儿索拉到达一条圣河的某个地方，为卡特寻找返回地球的方法。他们发现奖章由“第九道光芒”提供动力，这也是萨布坦武器的来源。然后，他们在尚的指挥下遭到了一个名为“战胡”的邪恶种族的攻击。卡特和德贾被带回佐丹加。士气低落的德贾勉强同意与萨布·坦结婚，并向卡特指示如何使用奖章返回地球。卡特决定留下来，并被尚抓住，尚向他解释了瑟恩斯的目的，以及他们如何操纵不同世界的文明走向灭亡，并在此过程中吞噬了地球的资源，并打算对巴苏姆做同样的事情选择 Sab Than 来统治这个星球。卡特和索拉一起回到撒克人那里请求他们的帮助。在那里，他们发现塔卡斯已被残忍的野蛮人塔尔哈尤斯推翻。卡特和受伤的塔卡斯人在竞技场中与两只巨大的白猿进行战斗，然后卡特杀死了哈尤斯，从而成为了塔克斯人的领袖。
塔克军队向赫利姆发起冲锋，击败了佐丹甘军队，萨布坦被杀，商被迫逃跑。卡特与德贾结婚，成为氦王子。在他们的第一个晚上，卡特决定永远留在火星上，并扔掉了他的奖章。抓住这个机会，商短暂地再次出现，并向卡特提出了另一个挑战，将他送回了地球。卡特开始了漫长的探索，寻找他们在地球上的一枚奖章；几年后，他似乎突然去世，并要求安排不寻常的葬礼——这与他找到一枚纪念章相一致，因为他返回火星后，他的地球身体将处于昏迷状态，并让巴勒斯成为他的保护者。
回到现在，巴勒斯跑回卡特的坟墓并利用线索打开了它。就在他这样做的时候，一个瑟恩出现并举起了武器，然后卡特出现并射击了瑟恩的背部。他透露，他从未找到过其他奖章；相反，他设计了一个计划来引诱隐藏的瑟恩人，从而赢得了尚的挑战。随后卡特使用死去的瑟恩的奖章返回巴苏姆。