Всё больше ревнуя Наташу к Эрлиху, Лось уезжает в длительную командировку в Волховстрой. Там он получает сообщение от Спиридонова — тот решил эмигрировать из СССР. Вернувшись в Москву, Лось становится свидетелем вольностей, которые позволяет Наташа Эрлиху, в ярости стреляет в неё и убегает. Он гримируется под уехавшего Спиридонова и начинает на окраине Москвы постройку интерпланетонефа.

Сыщик Кравцов замечает подозрительного лже-Спиридонова и начинает следить за ним. Он подозревает, что Спиридонов незаконно вернулся в СССР из эмиграции и убил Наталью Лось. Кравцов попадает на строительную площадку интерпланетонефа незадолго до старта и пытается арестовать Лося-Спиридонова, но у него нет ордера. В это время к Лосю присоединяется вылечившийся и соскучившийся «на гражданке» красноармеец Гусев. Перед самым стартом на корабль с ордером на арест тайно пробирается Кравцов. Когда корабль взлетает и направляется к Марсу, он предъявляет Спиридонову ордер на его арест. Однако Спиридонов снимает накладную бороду и оказывается инженером Лосем.

На Марсе замечают, что с Земли стартовал космический снаряд, направляющийся в сторону их планеты. Тускуб приказывает рассчитать место его посадки и уничтожить землян. Но Аэлита ломает его планы — по её приказу астронома (Иосиф Толчанов), рассчитавшего место посадки интерпланетонефа, убивают до того, как он сообщит эти данные Тускубу. Аэлита и её служанка Ихошка (Александра Перегонец) сами встречают прибывших на Марс землян. Лось увлечён Аэлитой, о которой он так долго грезил. Внезапно она представляется ему убитой им Натальей и он впадает в отчаяние. Кравцов пытается получить содействие местных блюстителей порядка, но вместо этого его арестовывают. Тускуб требует, чтобы земляне были найдены и уничтожены. Гусев пробирается в рабочий квартал и устраивает там беспорядки, которые перерастают в восстание.

Восстание заканчивается успешно, однако Аэлита, вопреки надеждам землян, вместо освобождения рабочего класса приказывает войскам стрелять в празднующих победу рабочих. Пытаясь остановить Аэлиту, Лось убивает её… и просыпается. Оказывается, полёт на Марс ему только приснился. Он видит рекламный плакат со словами «АНТА… ОДЭЛИ… УТА…» и понимает, что таинственный радиосигнал — это всего-навсего рекламный ход компании по производству автомобильных шин. Лось отправляется домой и находит свою жену живой и здоровой. Эрлиха, который пытается скрыться с краденными ценностями, арестовывают сотрудники угрозыска.

Лось достаёт чертежи своего интерпланетонефа и сжигает их со словами, что незачем мечтать о Марсе, когда так много настоящих дел на Земле.

История создания

«Аэлита» была первым фильмом Якова Протазанова после возвращения из эмиграции.

Марсианские декорации были выполнены Виктором Симовым в духе конструктивизма, а дизайн костюмов разработан художниками по костюмам МХАТа Исааком Рабиновичем и Александрой Экстер при участии Надежды Ламановой. Организаторы первой в СССР экспериментальной мастерской по мультипликации при Государственном техникуме кинематографии Николай Ходатаев, Зенон Комиссаренко и Юрий Меркулов предлагали Протазанову ввести в фильм мультипликационные эпизоды, но режиссёр на такой эксперимент не пошёл. В итоге подготовленные эскизы были использованы для создания научно-фантастического мультфильма «Межпланетная революция» (1924).