人類初の有人火星探査となる宇宙船カプリコン1号が打ち上げられることになった。しかしその打ち上げ数分前、三人の乗組員のブルーベイカー、ウィリス、ウォーカーは管制スタッフや見物客などに見つからぬように船内から連れ出され、砂漠の真ん中にある無人の古い基地へと連れていかれる。ロケットが無人のまま打ち上げられているとき、三人には本計画の責任者であるケラウェイ博士から、事情の説明と新たな指令がくだされる。