東の空が赤く染まり、やがて朝日が1日の始まりを告げようとしている中、人類史上初の有人火星宇宙船カプリコン・1の打ち上げが目前に迫っていた。カプリコン・1には、ブルーベーカー（ジェームズ・ブローリン）、ウィリス（サム・ウォーターストン）、そしてウォーカー（Ｏ・Ｊ・シンプソン）らが乗り組んでいる。発射5分前、突然カプリコン・1のハッチが開き、1人の男が乗組員3人を船外に連れ出し、ヒューストンより3人をジェット機で連れ去った。そして5分後、カプリコン・1は、人々の見守る中、有人宇宙船の名の下に火星へ向かって飛び立つ。一方、3人を乗せたジェット機は砂漠にある格納庫のわきに着陸した。そしてそこには、ＮＡＳＡのケラウェイ所長（Ｈ・ホルブルック）がいた。驚く3人に向かって、彼はカプリコン・1の生命維持装置に故障が発見されたが、我国の議会や世論を今一度宇宙計画へ目を向けさせるには、今さら計画の中止は出来なかった、という事実を告げる。そして3人は、もしさからえば家族の安全は保証出来ないという脅迫の中、格納庫にある火星表面のセット・ステージで世紀の大芝居を決行する。そしてそれが宇宙中継の形で、全世界にＴＶ放送された。よろこぶブルーベーカーの妻（ブレンダ・ヴァッカロ）達。だが、家族と3人の宇宙飛行士との交信の内容に疑問を持ち出した男が1人いた。新聞記者のコールフィールド（エリオット・グールド）だ。何かがある、と探る彼。そんな彼に忍びよるＮＡＳＡの魔の手－－。しかし、無事、“火星着陸”をやってのけたカプリコン・1が、大気圏再突入の際、事故で消滅するという事態が発生－－。これに感づいたブルーベーカーら3人は、消滅（＝3人の死）に身の危険を感じ、格納庫より脱出する。そして3人を生かしておいては、と、ＮＡＳＡの刺客が放たれた。三方に分れて砂漠を逃亡する3人、そして事件の核心にふれ、友人のジュディ（カレン・ブラック）に金を借り、この世紀のスキャンダルをスクープしようとするコールフィールド。灼熱の砂漠の中、ＮＡＳＡのヘリは、ウィリスを、ウォーカーを発見し、ブルーベーカーにも魔の手はのびた。と、その時、アルバイン（テリー・サヴァラス）の複葉機をチャーターしたコールフィールドが、追われるブルーベーカーを助ける。追うＮＡＳＡのジェット・ヘリ。逃げる複葉機。やがて、追撃戦の末、ヘリは爆破した－－。そして、今、大統領臨席の下、3人の宇宙飛行士の壮厳な葬儀が始まったその時、ブルーベーカー夫人の瞳に、車からおり、こちらにかけてくる死んだはずの夫の元気な姿が映った－－。