A la dècada del 2400, la humanitat comença a terraformar el planeta Mart. Corporacions gegants, patrocinades pel Govern Mundial de la Terra, inicien projectes enormes per augmentar la temperatura, el nivell d'oxigen i la cobertura oceànica fins que l'entorn sigui habitable. A Terraforming Mars, jugues amb una d'aquestes corporacions i treballes juntes en el procés de terraformació, però competeixes per obtenir punts de victòria que s'atorguen no només per la teva contribució a la terraformació, sinó també per fer avançar la infraestructura humana a tot el sistema solar i fer altres coses lloables.

Com a jugador, adquireixes cartes de projecte úniques (de més de dues-centes diferents) comprant-les per a la teva mà. Les cartes et poden donar bonificacions immediates, així com augmentar la teva producció de diferents recursos. Moltes cartes també tenen requisits i es tornen jugables quan la temperatura, l'oxigen o la cobertura oceànica augmenten prou. Comprar cartes és costós, així que hi ha un equilibri entre comprar cartes i jugar-les realment. Els Projectes Estàndard sempre estan disponibles per complementar la teva mà de cartes. Els teus ingressos bàsics, així com la teva puntuació bàsica, es basen en la teva Classificació de Terraforma. Tanmateix, els teus ingressos s'incrementen amb la teva producció i els PV també s'obtenen de moltes altres fonts.

Fas un seguiment de la teva producció i recursos al teu tauler de jugador. El joc utilitza sis tipus de recursos: MegaCrèdits, Acer, Titani, Plantes, Energia i Calor. Al tauler de joc, competeixes pels millors llocs per a les teves caselles de ciutat, caselles d'oceà i caselles de vegetació. També competeixes per diferents Fites i Premis que valen molts PV. Cada ronda s'anomena generació i consta de les fases següents:

1) L'ordre dels jugadors es desplaça en sentit horari.
2) Fase de recerca: Tots els jugadors compren cartes de quatre cartes extretes de forma privada.
3) Fase d'acció: Els jugadors fan torns per fer 1 o 2 accions d'entre aquestes opcions: jugar una carta, reclamar una fita, finançar un premi, utilitzar un projecte estàndard, convertir una planta en caselles de vegetació (i augmentar l'oxigen), convertir la calor en un augment de temperatura i utilitzar l'acció d'una carta en joc. El torn continua al voltant de la taula (de vegades diverses voltes) fins que tots els jugadors han passat.
4) Fase de producció: els jugadors reben recursos segons la seva classificació de terraforma i els paràmetres de producció.

Quan els tres paràmetres globals (temperatura, oxigen, oceà) han assolit els nivells requerits, la terraformació s'ha completat i el joc acaba després d'aquesta generació. Combina la teva puntuació de terraformació i altres punts de victòria per determinar la corporació guanyadora!