Im 24. Jahrhundert beginnt die Menschheit, den Mars zu verändern, damit er bewohnbar wird. Große Firmen, die von der Weltregierung auf der Erde unterstützt werden, starten riesige Projekte. Sie arbeiten daran, die Temperatur zu erhöhen, den Sauerstoffgehalt zu steigern und Ozeane zu erschaffen, damit der Mars eines Tages bewohnbar ist. In „Terraforming Mars“ spielst du eine dieser Firmen. Du hilfst bei der Umwandlung des Mars, konkurrierst aber auch mit anderen Spielern darum, wer die meisten Siegpunkte bekommt. Diese Punkte erhältst du nicht nur für deinen Beitrag zur Umwandlung des Mars, sondern auch für den Ausbau der menschlichen Infrastruktur im Sonnensystem und andere gute Taten.

Die Spieler kaufen spezielle Projektkarten aus einem Stapel von über 200 verschiedenen Karten. Diese Karten bringen dir Vorteile und helfen dir, mehr Ressourcen zu produzieren. Viele Karten haben bestimmte Voraussetzungen und können erst gespielt werden, wenn die Temperatur, der Sauerstoffgehalt oder die Ozeane ausreichend gestiegen sind. Da das Kaufen von Karten teuer ist, musst du abwägen, welche Karten du kaufst und welche du wirklich ausspielst. Um deine Karten zu ergänzen, kannst du jederzeit Standardprojekte nutzen. Dein Grundeinkommen und deine Grundpunkte hängen von deinem Terraforming-Rating ab. Dieses Einkommen wird durch deine Produktion ergänzt, und du kannst aus vielen anderen Quellen weitere Siegpunkte sammeln.

Jeder Spieler verfolgt seine Produktion und Ressourcen auf einem eigenen Tableau. Im Spiel gibt es sechs verschiedene Ressourcentypen: Megakredite, Stahl, Titan, Pflanzen, Energie und Wärme. Auf dem Spielbrett wetteiferst du mit anderen Spielern um die besten Plätze für Städte, Ozeane und Grünflächen. Außerdem konkurrierst du um Meilensteine und Auszeichnungen, die viele Siegpunkte bringen. Jede Runde heißt „Generation“ und besteht aus den folgenden Phasen:

1. Die Reihenfolge der Spieler ändert sich im Uhrzeigersinn.
2. Forschungsphase: Alle Spieler kaufen Karten aus vier, die sie verdeckt ziehen.
3. Aktionsphase: Die Spieler führen abwechselnd 1-2 Aktionen aus. Dazu gehören das Ausspielen einer Karte, das Erreichen eines Meilensteins, das Finanzieren einer Auszeichnung, das Nutzen eines Standardprojekts, das Umwandeln von Pflanzen in Grünflächen (wodurch der Sauerstoffgehalt steigt), das Umwandeln von Wärme in eine Temperaturerhöhung und das Nutzen einer Karte, die bereits im Spiel ist. Die Runde geht weiter, bis alle Spieler passen.
4. Produktionsphase: Die Spieler bekommen Ressourcen entsprechend ihrem Terraforming-Rating und ihrer Produktion.

Das Spiel endet, sobald die drei globalen Parameter (Temperatur, Sauerstoff, Ozeane) ihre Ziele erreicht haben. Dann zählen die Spieler ihr Terraforming-Rating und ihre Siegpunkte, um herauszufinden, welche Firma gewonnen hat.