La película comienza en dos momentos y dos planetas distintos. Por una parte se centra en el planeta Barsoom/Marte y por otra en la tierra. Allí un joven leerá el diario de su tío, John Carter. Este, un veterano de la guerra civil de EEUU, vive aislado tras el fin de la guerra, buscando oro. Durante una persecución Carter se esconde en una cueva donde hay unos extraños dibujos. Carter será teletransportado a Barsoom, allí debido a la menor gravedad del planeta adquirirá una gran fuerza y agilidad (curiosamente casi los mismos que tiene el personaje de superman cuando llega a la tierra). En el planeta conocerá a los tharks, una raza alienígena tribal que le tomará como esclavo.

Por su parte Dejah Thoris, la princesa de Helium, ha sido prometida a Sab Than, rey de Zodanga y enemigo de su pueblo, que sirve a los planes de los therns, unos seres misteriosos y con multitud de poderes. Por ello huirá, y en la huida se refugiará con los tharks. Donde conocerá a Carter e intentará convencerle de la importancia de salvar a su pueblo.

Escenas a destacar:

Cuando el Coronel de la Unión intenta leerle a Carter la información que tiene sobre él, y este no para de intentar escaparse.
Todos los tharks le aclaman llamándole Virginia.
La primera parte de la conversación entre Mark Strong como Matai Shang, y Carter, donde averigua por el acento de que lugar procede.