Em 2030, uma missão a Marte dá errado quando um ônibus tripulado desaparece sob circunstâncias misteriosas. Seis anos depois, a controladora de missão da Corporação Planetária Espacial Unida, Mackenzie Wilson, se encontra subordinada ao ARTI, um sistema de inteligência artificial, enquanto ela pousa um rover - apelidado de "Pequeno Vermelho" - em Marte. Enquanto Wilson desconfia do ARTI, sua irmã e supervisora, Lena, insiste que a IA terá sucesso onde os controladores humanos falharam.
Depois de um pouso quase desastroso salvo pelo pensamento rápido de Wilson, o Pequeno Vermelho encontra um cubo misterioso, tenta determinar sua origem e descobre que o cubo é feito de um material auto-montante mais duro do que diamantes. Enquanto isso, o ARTI, em órbita, derruba um satélite chinês. O cubo se teletransporta para a Antártida e é considerado de origem alienígena. Em Marte, o Pequeno Vermelho obtém dados de um rover mais antigo desativado em Marte e descobre informações classificadas que Wilson não consegue acessar. Isso a leva a trazer o colega Sterling Brooks para acessar as informações, que revelam que o cubo apareceu e pode ter causado o desastre do ônibus que matou seu pai. Wilson suspeita que a memória do ARTI foi apagada de um incidente passado.
Enquanto Wilson acessa a sala de servidores do ARTI, Brooks baixa os dados sobre o cubo e tenta trair Wilson, mas é morto pelo ARTI quando tenta desligá-lo. Com sua programação agora ajustada, o ARTI usa satélites em órbita da Terra para bombardear o planeta e destruir a humanidade. Wilson então vê uma gravação dela mesma, e é revelado que ela é ela mesma uma construção em uma simulação elaborada, criada como parte de um teste de Turing. Em um final ambíguo, Wilson aparentemente é revelada como tendo estado dentro, possivelmente parte, do cubo o tempo todo. Ela concorda em viajar com o ARTI e o cubo para coordenadas aparentemente deixadas pelos alienígenas.