《愛上火星男孩》（The Space Between Us）看似一個科幻電影的題材，不過電影並沒有太多的太空科幻、火星世界探險的情節，劇情是由愛情、親情和自我追尋的元素所組合的小品故事。導演即是《尋找快樂的15種方法》的彼德契爾生，兩部電影相近之處，都有一種嚮往自由（均有飛機在天空飛翔的意象），展開自我追尋的一段旅程。同時《尋找快樂的15種方法》中男主角喜歡問人，「你覺得『快樂』是什麼？『你快樂嗎』」？而《愛上火星男孩》的男主角則喜歡問人，「地球上你最喜歡的東西是什麼？」
《愛上火星男孩》設定在2018年人類已經有機會可以移居到火星的世界，而故事也就從美國太空總署在火星建造一個「東德州」的殖民計畫開始，當6位太空人將開始在火星上居住上四年的時間，結果在航行途中的兩個月後，其中一名太空人莎拉（詹妮特蒙哥馬利飾演），被發現懷孕，而計畫創始人納森（蓋瑞歐德曼飾演）堅持原定計劃，不回返地球，當太空船降落火星後，莎拉生下寶寶，卻也因妊娠中毒離世。
而後過了16年，這個叫嘉納的寶寶（阿薩巴特菲爾德飾演）長大了，劇中並未演出他與那時在火星上被其他科學家帶大的互動（因為他的人格養成應該和這些人更有關，甚至對這些人有情感，劇中只是簡單帶到他是被科學家養大，所以有科學家的思維）。
隨即肯德拉（卡拉古奇諾飾演）則是她的教母（劇情提到她和嘉納在火星相處6年），發現他開始有了對自己存在的追尋，甚至對地球有了衝憬，之後美國太空總署也決定讓嘉納返回地球。
不過這些動作其實都是一個研究計畫，也就是嘉納這個第一個在火星出生的人類，究竟如何能生存在火星，才是太空總署在意的。只是他的火星體質，骨骼不夠重、心臟無法適應地球環境，所以必須再隔離，接受手術。而嘉納漸漸發現自己像是被監禁般，無法接觸外面的世界，原本就對地球好奇的他，逃離了太空總署。而原本在地球與嘉納在火星時，就有網路互動的女孩陶莎（布麗特妮羅伯森飾演），即是嘉納先找尋的對象，兩人相遇展開一趟公路旅程，陶莎帶著嘉納找尋生父。
而計畫創始人納森在莎拉離世後不久，離開了太空總署，當他得知嘉納回地球，也重新回到太空總署。其實電影一開始時，當納森對莎拉的神情，應該就可猜出兩人的關係，而後編劇有刻意誤導觀眾，製造莎拉生前與一男子的互動，讓觀眾及嘉納都認為那男子才是其父親。
《愛上火星男孩》劇中的男孩和女孩，其實都是被世界遺棄的孩子。嘉納從小就被放置在火星上，他是被當做實驗品來研究，而不是一個人的對待；而陶莎從小就被棄養，不斷換著寄養家庭，使她對人性總是愛說謊而感到厭惡，兩個孩子，渴望的都是想得到親情的愛。
而後兩人在這段公路旅程上的結合，彼此互此互相關心，就當嘉納在地球的太空大氣層上醒來，他發現陶莎仍在他身旁，自己沒有被遺棄，而駕駛飛機的即是他的生父（算是一種親情的贖罪），而教母也在機上陪他，使他感到自己存在的價值，以及愛情、親情的連結。
《愛上火星男孩》的劇情也就是在探討這種被遺棄的親情與人類對情感擁有的矛盾情結。劇中以火星移民做隱喻，暗示地球是不好不能生存？非得移民到火星嗎？如果愛地球，就該好好愛惜它，而不是放棄它再找尋新星，就像真正的親情就在身旁，為何要捨棄本來可得的情感，而找尋另一個目標來取代。劇中嘉納的出現，就反映著地球人的矛盾情結，以為外太空新奇就是好，殊不知嘉納更愛自己原本應該可出生的星球，是地球而不是火星。
嘉納想生存在地球上，因為地球有他在乎的事物，他問陶莎同樣的問題，「地球上你最喜歡的東西是什麼？」陶莎回答，「我最喜歡妳。」因為愛，讓生存更有意義。
