V 24. stoletju človeštvo začne proces teraformacije planeta Mars. Gigantske korporacije, sponzorirane s strani Svetovne vlade na Zemlji, sprožijo ogromne projekte za dvig temperature, ravni kisika in obsežnosti oceana, dokler okolje ne postane primerno za bivanje. V igri Terraforming Mars igrate za eno od teh korporacij in sodelujete v procesu teraformacije, vendar hkrati tekmujete za osvajanje točk zmage, ki se podeljujejo ne le za vaš prispevek k teraformaciji, ampak tudi za napredek človeške infrastrukture po celem sončnem sistemu in za druga hvalevredna dejanja.
Igralci pridobivajo edinstvene projektne kartice (več kot dvesto različnih) in jih dodajajo v svojo roko. Kartice vam lahko prinesejo takojšnje bonuse ter povečajo vašo proizvodnjo različnih virov. Mnoge kartice imajo tudi zahteve za uporabo, ki se dosežejo, ko se temperatura, kisik ali obsežnost oceana dovolj povečajo. Nakup kartic je drago opravilo, zato je pomembno najti ravnotežje med nakupom kartic in dejanskim igranjem le-teh. Standardni projekti so vedno na voljo za dopolnitev vaših kartic. Vaša osnovna dohodka, prav tako kot osnovni rezultat, temeljita na vaši teraformacijski oceni. Vendar je vaš dohodek dopolnjen s proizvodnjo, poleg tega pa dobivate točke zmage iz mnogih drugih virov.