Na década de 2400, a humanidade começa a terraformar o planeta Marte. Grandes corporações, patrocinadas pelo Governo Mundial da Terra, iniciam grandes projetos para aumentar a temperatura, o nível de oxigênio e a cobertura oceânica até que o ambiente esteja habitável. Em Terraforming Mars, vocês jogam em uma dessas corporações e trabalham juntos no processo de terraformação, mas competem para obter pontos de vitória que são concedidos não apenas por sua contribuição à terraformação, mas também pelo avanço da infraestrutura humana em todo o sistema solar e por fazer outras coisas louváveis.

Como jogador, você adquire cartas de projeto exclusivas (de mais de duzentas diferentes) comprando-as para sua mão. Os cartões podem lhe dar bônus imediatos, além de aumentar sua produção de diferentes recursos. Muitas cartas também têm requisitos e tornam-se jogáveis quando a temperatura, o oxigênio ou a cobertura oceânica aumentam o suficiente. Comprar cartas é caro, então há um equilíbrio entre comprar cartas e realmente jogá-las. Projetos Padrão estão sempre disponíveis para complementar sua mão de cartas. Sua renda básica, bem como sua pontuação básica, são baseadas em sua classificação Terraform. No entanto, sua renda é impulsionada por sua produção, e os VPs também são obtidos de muitas outras fontes.

Você monitora sua produção e recursos no seu quadro de jogadores. O jogo usa seis tipos de recursos: MegaCréditos, Aço, Titânio, Plantas, Energia e Calor. No tabuleiro de jogo, você compete pelos melhores lugares para suas peças de cidade, peças de oceano e peças de vegetação. Você também compete por diferentes marcos e prêmios que valem muitos VPs. Cada rodada é chamada de geração e consiste nas seguintes fases:

1) A ordem dos jogadores muda no sentido horário.
2) Fase de pesquisa: Todos os jogadores compram cartas de quatro sorteios privados.
3) Fase de ação: Os jogadores se revezam realizando de 1 a 2 ações a partir destas opções: jogar uma carta, reivindicar um marco, financiar um prêmio, usar um projeto padrão, converter plantas em peças de vegetação (e aumentar o oxigênio), converter calor em um aumento de temperatura e usar a ação de uma carta em jogo. A curva continua ao redor da mesa (às vezes várias voltas) até que todos os jogadores tenham passado.
4) Fase de produção: Os jogadores obtêm recursos de acordo com sua classificação de terraforma e parâmetros de produção.

Quando os três parâmetros globais (temperatura, oxigênio, oceano) atingirem os níveis exigidos, a terraformação estará completa e o jogo terminará após essa geração. Combine sua classificação Terraform e outros VPs para determinar a corporação vencedora!