Mit der Mission „Ares III“ setzt die NASA ihre Erforschung des Mars fort. Die Crew um Commander Lewis und den Botaniker Mark Watney landet auf dem Roten Planeten und richtet sich in einem Habitat ein. Ein Fahrzeug und die nötige Ausrüstung sollen den Astronauten das Leben und den Anbau von Nahrung ermöglichen. Doch ein heftiger Sandsturm zwingt die Crew zum sofortigen Abbruch der Mission. Da Watney für tot gehalten wird, fliegt das Team ohne ihn ab – und lässt ihn allein auf dem unwirtlichen Mars zurück.

Mit beschädigter Ausrüstung und knappen Vorräten muss Watney seine Fähigkeiten und seinen Einfallsreichtum einsetzen, um zu überleben. Schließlich gelingt es ihm, der Erde ein Lebenszeichen zu senden. Daraufhin beginnt die NASA unter Direktor Sanders, eine Rettungsmission für den gestrandeten Astronauten zu planen. Gleichzeitig entwickelt Watneys Crew einen eigenen, gefährlichen Plan, um ihn zurückzuholen.