Chroniques martiennes conte l'histoire des premiers colons terriens vers la planète Mars. La très ancienne civilisation martienne, sur le déclin, finit par disparaître devant l'arrivée de plus en plus massive des hommes de la Terre. À cause d'une guerre qui se déclare sur leur planète d'origine, les hommes repartent et abandonnent Mars, à l'exception d'une poignée d'entre eux.
Le livre est composé de nouvelles parues dans des magazines entre 1945 et 1950 ainsi que de nouveaux textes écrits spécialement pour le recueil, dont l'action se déroule sur la planète Mars. Chaque nouvelle, à laquelle est associée une date, raconte une histoire qui s'intègre à une histoire globale que l'on lit comme un roman.
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