Инженер Мстислав Лось строит ракету и вместе с бывшим красноармейцем Гусевым отправляется в путешествие на Марс, где они обнаруживают древнюю марсианскую цивилизацию, управляемую узкой правящей верхушкой и держащую в подчинении угнетённое рабочее население. Лось влюбляется в дочь верховного правителя, царицу Аэлиту, а неугомонный Гусев, движимый революционными убеждениями, начинает подстрекать угнетённых марсиан к восстанию против собственной знати. Толстой соединяет приключенческий сюжет межпланетного путешествия с откровенно политической утопией/антиутопией, характерной для советской фантастики 1920-х годов, и лирической историей невозможной любви на фоне восстания. Один из первых и самых знаменитых советских романов о космических полётах, давший имя целому направлению ранней русской фантастики.