Il dottor Ivens, professore universitario, ha dedicato la sua attività accademica a ricerche per prolungare la vita degli esseri umani. Sopravvissuto a un disastro aereo insieme alla moglie e pochi altri, scopre di esser stato salvato da un gruppo di alieni scesi sulla Terra in perlustrazione. Ivens avvia così un confronto, impietoso per gli umani, con la cultura superiore degli alieni, che hanno raggiunto un perfetto equilibrio sociale e non conoscono guerre e separazioni territoriali…

Anno 1921: le radio del mondo intero captano un messaggio misterioso, il testo è sibillino in quanto comunica solo 3 parole di una lingua sconosciuta. A Mosca, vivono l'ingegnere Los e il suo collega Spiridinov. Il primo di loro si sente spiato; scoprirà poi di essere osservato con un potente telescopio dalla regina di Marte, l'Aelita del titolo del film. Egli inizia un sogno che mescola realtà e fantasia, in cui vola verso Marte e incontra la regina, innamorandosene. Ma il suo compagno Gusev gli chiarirà le idee facendo notare come la donna di cui è innamorato è in realtà una tiranna. Dopo aver iniziato una rivolta contro di lei i due fuggono.

L'americano Mr. West, presidente dell'YMCA, visita l'Unione Sovietica con il cowboy Jeddy come guardia del corpo.