9살 마일로는 엄마가 화성인에게 납치당하자 엄마가 얼마나 필요한지 알게 된다. 마일로는 괴짜박사 그리블의 도움을 받아 엄마를 구하기 위해 화성인들과 일생일대의 전쟁을 시작한다.
아카데이 수상자 로버트 저메스키(포레스트 검프)가 '화성은 엄마가 필요해'라는 엉뚱한 애니메이션으로 찾아왔다. 9살 마일로는 사사건건 잔소리를 늘어놓는 엄마와 매일매일이 전쟁이다. 그러던 어느 날 화성인들에게 납치되는 엄마를 구하기 위해 달려가다 얼떨결에 우주선에 탑승해 화성으로 날아간다. 도착하자마자 화성의 감옥에 갇힌 마일로는 괴짜박사 그리블의 도움으로 풀려나고 엄마를 구하기 위해 화성인들과 일생일대의 전쟁을 시작한다.