《火星女孩》讲述了一个名叫素熙的女孩，她坚信自己来自火星，拥有与地球人不同的身份和记忆。她在地球上感到格格不入，渴望回归家园。影片通过她与周围人的互动，展现了她内心的孤独与挣扎。心理医生试图解读她的幻觉，而她的父母则深陷痛苦与不解。在一次意外中，素熙展现出超乎常人的能力，引发了对她身份的怀疑。最终，她决定踏上寻找“火星”的旅程，留下关于归属与真实的深刻思考。