Mars, c’est comme ça que vous l’appelez et que vous croyez la connaître, la planète rouge sans air, sans vie, mais vous ne connaissez pas Mars car son vrai nom est Barsoom. Et elle n’est ni dépourvue d’air, ni de vie. Mais elle est mourante. La cité de Zodanga y a vieilli. Zodanga la cité prédatrice, envahissante, dévorante, qui dépouille Barsoom de son énergie, de sa vie. Seule la grande cité de Hélium a osé résister et faire front, s’opposant à Zodanga, vaisseau après vaisseau sans faillir depuis 1000 ans.
Sur la planète Terre l’ancien capitaine confédéré John Carter (Taylor Kitsch) se retrouve pourchassé par des Indiens apaches. Il se réfugie dans une grotte où les Indiens refusent de le poursuivre, peut-être à cause de l’étrange symbole qui se trouve à l’entrée. À l’intérieur un être ressemblant à un être humain essaie de le poignarder. Lors du combat Carter touche le médaillon de son agresseur et disparaît.
Il se retrouve dans un désert inconnu et constate que son poids semble avoir diminué. Cela ne l’empêche pas d’être capturé par des humanoïdes verts à quatre bras. Placé sous la protection de Tars Tarkas (William Dafoe) il est confié pour son « éducation » à la Thark, Sola (Samantha Morton).
Mais Carter n’est pas au bout de ses surprises. Il assiste à une bataille entre deux vaisseaux aériens. Les occupants sont des humains à la peau rouge. Grace à ses sauts prodigieux Carter sauve l’une des occupantes. Il s’agit de Dejah Thoris (Lynn Collins) la princesse d’Helium. Elle lui explique qu’il se
trouve sur Barsoom la 4° planète du système solaire (autrement dit « Mars »). Comment peut-il ignorer cela ? Carter affirme venir de la 3° planète tournant autour du soleil (autrement dit « Jasoom »).
Bon, au moins les deux humains vont pouvoir s’entraider. Seulement voilà, il s’avère qu’ils ont des objectifs différents. John Carter veut tout simplement retourner sur Terre et Dejah Thoris elle veut se rendre à Hélium (avec Carter!) pour participer à la défense de la cité menacée par Sab Than (Dominic West).
Cette adaptation du roman d’Edgar Rice Burroughs (incarné dans le film par Daryl Sabara) s’autorise un long séjour sur Terre mais qui permet de mieux cerner la personnalité de John Carter. Les capacités de saut du Terrien disposant d’une faible gravité sur Mars permettent des scènes spectaculaires. Enfin le machiavélisme des Therns qui de plus disposent du pouvoir de se métamorphoser en fait des adversaires des plus sérieux.