아홉 살 소년 마일로는 엄마와 사이가 좋지 않다. 말다툼 끝에 마일로는 엄마가 사라져 버렸으면 좋겠다고 비꼬며 말한다. 그런데 놀랍게도 화성인들이 나타나 엄마를 납치해 가고, 그들은 엄마의 '엄마로서의 자질'을 추출해 자신들의 보모 로봇을 프로그래밍하려 한다. 마일로는 엄마를 구하겠다는 일념으로 화성인들의 우주선에 몰래 탑승한다. 화성에 도착한 마일로는 고도로 발달한 화성인 사회를 발견하고, 그곳에서 외계 세계를 탐험하며 늦기 전에 엄마를 구할 수 있도록 도와주겠다고 제안하는 성인 인간 그리블을 만난다.