汤姆一如既往地追着杰瑞跑进了卡纳维拉尔角发射基地。他们误闯进即将发射的“火星探测器”密封舱。倒计时结束，火箭升空，汤姆和杰瑞成为第一批登陆火星的地球动物。在火星基地，他们发现了一个巨大的地下洞穴，里面生活着一种智慧但胆小如鼠的绿色外星生物（简称“绿鼠”），以及一种从未见过的、体型如大象的透明“太空猫”。太空猫是绿鼠的天敌。杰瑞与绿鼠成为朋友，而汤姆则为了抓住杰瑞，意外学会了模仿太空猫的吼叫。当一群太空猫袭击绿鼠部落时，汤姆穿上火星岩石做成的“猫型机甲”，用地球猫的怪异行为（比如追尾巴、怕黄瓜）把太空猫吓得抱头鼠窜。最终，汤姆和杰瑞利用返回舱返回地球，而火星上则立起了一座汤姆猫的雕像。
这部动画完美继承了《猫和老鼠》无台词肢体喜剧的优良传统，并将其与太空科幻题材结合，创意满分。火星生物的设定充满想象力，尤其是“透明太空猫”的视觉呈现令人捧腹。汤姆和杰瑞互坑的经典桥段在火星重力下玩出了新花样，全程无尿点，老少皆宜。
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