Estamos no ano de 2046. O detetive Ross Sylibus é transferido para Marte quando uma cantora de música country que viajava no mesmo voo é assassinada. Para complicar ainda mais as coisas, a cantora é uma «Terceira», um robô com aparência e sensações idênticas às de um ser humano. Sylibus faz parceria com Armitage, uma bela polícia com uma atitude desagradável. À medida que investigam o homicídio da cantora e de outras mulheres em Marte, descobrem uma conspiração que pode levá-los a ambos à morte às mãos do governo marciano, especialmente quando se revela que a própria Armitage é um «Terceiro».