Роман завершает трилогию, начатую романами «Принцесса Марса» и «Боги Марса». Джону Картеру удаётся возвратить власть в Гелиуме Тардосу Морсу и Морсу Каяку, и он отправляется в долину Исса. Близится время открытия храма, где заточены Файдора — дочь Матаи Шанга, Дея Торис и Тувия Птарса. Однако пленницы были захвачены Матаи Шангом и вождём черных марсиан Туридом, которые бежали в государство Каол — оплот древней религии. После того, как Джону Картеру и Туван Дину — правителю Птарса и отцу Тувии, удаётся разоблачить захватчиков, они бегут в марсианскую Арктику (Окар), где располагаются тепличные города жёлтой расы. С большим трудом, Джону Картеру удаётся преодолеть все трудности, и воссоединиться с семьёй, попутно объединив народы разных рас. После возвращения в Гелиум, Джон Картер предстаёт перед трибуналом 31 правителя Марса (включая Тарс Таркаса, Тардоса Морса, Морса Каяка, Туван Дина, Талу — правителя жёлтых марсиан), на котором его провозглашают верховным владыкой всего Марса.
Главный герой романа — Джон Картер, капитан армии Конфедеративных Штатов, время действия — 1866 год. После поражения конфедератов в Гражданской войне Картер решается отправиться в Аризону, чтобы добывать золото. После стычки с индейцами, убившими его друга, на него нападает странный паралич, но герой не умирает, и, обретя второе тело, оказывается на Марсе. Первоначально он попадает в кочевое племя тарков — одной из рас, населяющих эту планету. Тарки мало похожи на людей, склонны к жестокости и ведут кочевой образ жизни. Картер, благодаря меньшему притяжению на Марсе, имеет выдающиеся физические данные и приобретает высокое положение в племени и дружбу одного из вождей — Тарс Таркаса. Вскоре тарки уничтожают воздушный корабль и захватывают в плен прекрасную принцессу Гелиума — Дею Торис. Она принадлежит расе красных марсиан, похожих на людей, создавших высокую цивилизацию. Картер помогает ей бежать.
Во время странствий по Марсу, Джон Картер проникается к Дее Торис высокими чувствами, но она оказалась схвачена принцем Зоданги — извечного врага Гелиума. Благодаря помощи тарков, Джон Картер разрушает Зодангу и присоединяет её к Гелиуму. Он женится на Дее Торис и становится принцем Гелиума, но вскоре начинается катастрофа: на Марсе не хватает воздуха, так как атмосферная станция, где искусственно вырабатывается воздух, останавливается. Картер покидает свою жену, чтобы запустить фабрику, но не умирает, а воскресает в теле на Земле, которое пролежало в Аризоне более десяти лет. Он остаётся жить на Земле в вечной тоске, созерцая красный диск Марса…
