Thunderbirds are go! jest pełnometrażową wersją popularnego zarówno w latach 60, jak i dzisiaj serialu o przygodach rodziny Tracy, tajnej organizacji International Rescue oraz ich wspaniałych maszyn - Thunderbirds. Pierwszy załogowy lot na Marsa jest w ostatniej fazie przygotowań. Wkrótce Zero-X wraz ze swoją załogą ma udać się w kierunku czerwonej planety. Niestety przedsięwzięcie zostaje sabotowane przez międzynarodowego gangstera - Hood'a. Druga próba startu ma odbyć się w towarzystwie członków International Rescue oraz Lady Penelope. Hood zostaje powstrzymany a Zero-X udaje się w drogę na czwartą planetę układu słonecznego. Gdy załoga schodzi na powierzchnię Marsa po kilkumiesięcznej podróży odkrywa, że planeta zamieszkana jest przez obce istoty. Po niebezpiecznym starciu załoga decyduje się powrócić na Ziemię. Podczas wejścia w ziemską atmosferę ujawnia się usterka uniemożliwiająca bezpieczne lądowanie. Zero-X kieruje się prosto na kilkutysięczne miasteczko. Na pomoc zostaje wezwana International Rescue. Thunderbirds mają coraz mniej czasu na uratowanie załogi Zero-X...