Ambientada en la segunda mitad del siglo XXII (en el año 2176), Marte ha sido terraformado en un 85%, dotando al planeta de una atmósfera similar a la Tierra. La sociedad marciana se ha vuelto matriarcal, centrada en la ciudad de Chryse, con pequeños y lejanos puestos de avanzada conectados por una amplia red de trenes. Tras una serie de misteriosos 'incidentes', la teniente Melanie Ballard de la Fuerza Policial Marciana es convocada ante un tribunal para testificar tras una misión desastrosa al remoto puesto minero de Shining Canyon para recuperar al convicto James 'Desolation' Williams, del cual aparentemente es la única superviviente.

A través de una serie de flashbacks, y flashback dentro de flashback a medida que se incorporan nuevas perspectivas en la narrativa, Ballard relata su misión a Shining Canyon. Acompañada por la oficial al mando Helena Braddock, el sargento arrogante Jericho Butler y los oficiales novatos Bashira Kincaid y Michael Descanso, Ballard llega a Shining Canyon para encontrar el pueblo aparentemente desierto. Investigando la cárcel del pueblo, Braddock descubre a tres individuos que parecen haberse encerrado en una de las celdas; entre ellos la científica Dra. Arlene Whitlock.

Ballard y Butler descubren a varios mineros desorientados y a un Desolation escapado. Pronto son atacados por varios de los mineros, forzando a Ballard y a Desolation a unirse y neutralizarlos. Ballard se ve obligada a disparar y matar a uno de ellos, transmitiendo su aflicción a uno de los tres supervivientes. Butler, persiguiendo a uno de los mineros salvajes hasta el borde del pueblo, descubre una hilera de cabezas cercenadas montadas en picas, incluida la cabeza de la Comandante Braddock, y una gran asamblea en el cañón debajo cometiendo actos horribles de auto-mutilación y ejecución ritualística.

Pronto llegan los asociados de Desolation y obligan a Ballard y Butler a liberarlo. Aunque originalmente planean dejar a los oficiales y a los mineros restantes morir, Ballard los convence de trabajar juntos para sobrevivir. Su intento inicial de escape se detiene cuando el ejército de mineros salvajes converge en su posición, matando, hiriendo e infectando a varios de ellos. Confrontada por Ballard, Whitlock finalmente explica que huyó de su puesto después de descubrir una antigua bóveda subterránea creada por una civilización marciana extinta. Al abrir la puerta de la bóveda, liberaron espíritus hostiles o "fantasmas", que poseyeron a los trabajadores, causando su comportamiento violento. Matar a un humano poseído simplemente libera al espíritu marciano para que posea a otro huésped. Ballard deduce que estos espíritus marcianos consideran a los humanos como una raza invasora. Ballard es brevemente poseída hasta que Butler le administra una droga alucinógena, lo que obliga al espíritu marciano a abandonar su cuerpo.

El grupo se ve obligado a huir mientras los trabajadores poseídos irrumpen en la cárcel, dejando solo a Ballard, Desolation, Butler, Kincaid y Whitlock con vida. Aunque logran llegar al tren, Ballard se da cuenta de que tienen el deber de exterminar la amenaza marciana y deciden regresar a Shining Canyon para sobrecargar la planta de energía nuclear del puesto, asumiendo que la explosión atómica resultante vaporizará a los espíritus. Aunque logran iniciar la fusión nuclear, Whitlock es poseída, mientras que Butler, Kincaid y los dos operadores de tren son asesinados. Abordando el tren, los dos observan cómo el ejército es engullido por la explosión. Desolation atiende las heridas de Ballard. Incapaz de enfrentarse a las autoridades, la esposada a su litera, Ballard es despertada por una alarma que indica que la ciudad está bajo ataque. Dándose cuenta de que su intento de destruir a los espíritus ha fracasado, se prepara para enfrentarse sola al asalto hasta que es saludada por Desolation, quien le entrega un arma. Los dos acuerdan luchar juntos para salir de la ciudad.