Veenusele suundub kolmest kosmoselaevast koosnev Nõukogude Liidu – USA ühisekspeditsioon. Üks kosmoselaevadest hukkub kokkupõrkes meteooriga. Kahe ülejäänud kosmoselaeva meeskonnad maanduvad Veenusele, üks kosmoselaev jääb naiskosmonaudiga orbiidile, et pidada sidet Maaga. Veenuse pinnal jagunevad kosmonaudid kahte rühma ja asuvad planeeti uurima. Nad näevad fantastilisi loomi, kes sarnanevad saurustega. Lisaks sellele jälgivad nad vulkaanipurset ja sukelduvad ookeani põhja. Lõpuks pöörduvad nad edukalt Maale tagasi.

• Vladimir Jemeljanov – Ilja Veršinin, kosmoselaeva Siirius komandör
• Georgi Žžonov – Roman Bobrov, insener, kosmoselaeva Siirius ekipaaži liige
• Gennadi Vernov – Aljoša, radist, kosmoselaeva Siirius ekipaaži liige
• Juri Sarantsev – Ivan Štšerba, geoloog, kosmoselaeva Veega komandör
• Kjunna Ignatova – Maša Ivanova, kosmoselaeva Veega ekipaaži liige
• Georgi Teihh – ameeriklane Allan Kern, kosmoselaeva Veega ekipaaži liige
• B. Prudkovski – robot John