Es el año 2046. La detective Ross Sylibus es destinada a Marte cuando una cantante de country que viajaba en su vuelo es asesinada. Para complicar aún más las cosas, la cantante es una «Tercera», un robot con aspecto y sensaciones similares a las de un ser humano. Sylibus forma equipo con Armitage, una guapa policía con mal carácter. Mientras investigan el asesinato de la cantante y de otras mujeres en Marte, descubren una conspiración que puede costarles la vida a ambas a manos del gobierno marciano.