Marsmenn angriper jorden og planlegger å ødelegge alt liv i den. Et romskip fra Mars kretser rundt jorden og en stor laserkanon bygges på jorden, og det er spillerens oppdrag å holde Martrusselen til laserkanonen er fullført. For å gjøre det infiltrerte SIDO (Space Intruder Defense Organisation) en kampsonde inne i romskipet fra Mars. I Martian Threat kontrollerer spilleren en kampsonde med joysticken. Mangelen på tyngdekraften vil gjøre at sonden fortsetter å bevege seg inntil omvendt skyv er gitt. Spilleren må skyte marsbomber og deres energibomber, som vil dukke opp på fire forskjellige steder. Sonden kan bare skyte diagonalt. I starten er marsbomberne grønne og har lite energi på seg. Ettersom spillet fortsetter blir bombene blå, lilla og til slutt røde. Sonden kan ta opptil ti treff fra grønne bomber, men bare tre treff fra røde bomber. I tillegg vil bombene bevege seg raskere, og når de treffer sonden, skyver de den bort. Sonden eksploderer hvis den treffer romskipets vegger. Spillet har to mulige avslutninger. Hvis spilleren lykkes med å forsvare jorden i 64 sekunder (77 sekunder i PAL-systemer), vil laserforsvaret være ferdig og jorden reddes. Hvis sonden blir ødelagt før det, vil marsboerne slippe ut virusbomben deres og ødelegge alt liv på jorden.