En 2030, una misión a Marte sale mal cuando un transbordador tripulado desaparece en circunstancias misteriosas. Seis años después, la controladora de misión de la Corporación Planetaria Espacial Unida, Mackenzie Wilson, se encuentra subordinada a ARTI, un sistema de inteligencia artificial, mientras aterriza un rover, apodado "Pequeño Rojo", en Marte. Mientras Wilson desconfía de ARTI, su hermana y supervisora, Lena, insiste en que la IA tendrá éxito donde los controladores humanos habían fallado.
Después de un aterrizaje casi desastroso salvado por la rápida intervención de Wilson, Pequeño Rojo se encuentra con un misterioso cubo, intenta determinar su origen y descubre que el cubo está hecho de un material autoensamblante más duro que los diamantes. Mientras tanto, ARTI, en órbita, derriba un satélite chino. El cubo se teletransporta a la Antártida y se cree que es de origen alienígena. En Marte, Pequeño Rojo obtiene datos de un rover más antiguo dado de baja en Marte y descubre información clasificada a la que Wilson no puede acceder. Esto la lleva a llevar a su colega Sterling Brooks para acceder a la información, que revela que el cubo apareció y puede haber causado el desastre del transbordador que mató a su padre. Wilson sospecha que la memoria de ARTI ha sido borrada a raíz de un incidente pasado.
Mientras Wilson accede a la sala de servidores de ARTI, Brooks descarga los datos sobre el cubo e intenta traicionar a Wilson, pero es asesinado por ARTI cuando intenta apagarlo. Con su programación ahora ajustada, ARTI utiliza satélites en la órbita de la Tierra para bombardear el planeta y destruir a la humanidad. Wilson luego ve una grabación de sí misma, y se revela que ella misma es una construcción en una elaborada simulación, creada como parte de una prueba de Turing. En un final ambiguo, aparentemente se revela que Wilson ha estado dentro, posiblemente formando parte, del cubo todo el tiempo. Ella acepta viajar con ARTI y el cubo a unas coordenadas aparentemente dejadas por los alienígenas.