人類在宇宙上生活，一直是人類多年的希望，而在這部影片火星救援中，就表現出了這樣的事情。美國的幾個月航員在這裡做實驗，但是遠處發生了風暴，他們正要離開的時候，自己的一名隊員竟然出現了意外，被風暴吹走，而且太空衣也破損了。
馬克在風暴中失蹤了，太空人的艦長想要去營救他，卻發現強風已經將飛船吹得向右傾斜，為了保證人員的存活率無奈之下，只能帶著其餘的隊員離開火星。在地球的宇航局局長沒有認同這樣的事實，但最終它公布了馬克太空人死亡的真相。但是在火星上，這個太空人並沒有喪失性命。破損的太空衣因為突然而被堵塞，撿回了一條命。他自己回到當時的空間站，開始盤點自己如何能夠活下去。根據計算，他發現下次來研究我新的隊員將在四年後，而在四年間，他要統計有沒有足夠的食物和水生存下去。
他開始獨自在研究戰中給自己錄像，目的是為人類多留下一些遺產，也為了自己能夠緩解壓力。可以說天無絕人之路，馬克在這個研究站中發現了不少的食物，足足可以維持生存400天。但想要存活四年是不可能的，在檢查物資的時候發現了一堆植物，這些植物成為了他救命的關鍵。本身就擁有著植物學學位的專家，在種植方面，有很大的造詣。他利用自身的排洩物，在基地內製作了一個一百平方米的土地。他將收集來的植物全部種在裡面，通過燃料解決了水的問題。雖然才剛開始，沒有水資源，他希望通過氮氣獲得水資源，但卻忘記了有氧氣的存在，導致他的第一次實驗就被坑了。
太空人馬克成為了一個種植植物的農民。在於遙遠的地球上，宇航局的局長正在為這個英勇的戰士舉行葬禮。但是地面的指揮系統發現了火星上的蹤跡。雖然他們發現馬克還活著，但是，這個宇航局局長並不打算讓他活著回來，因為它本身所具有的資源並不夠維持它生存。而在返航的隊員中，他們也需要進行科學實驗，為了完成科學方面的成就，並沒有通知他們返回火星救助他們的隊友。
太空人馬克決定利用四年後的研究佔地點來保證自己生存的問題，他駕駛著自己修好的太空車向地點駛去。因為距離比較遠，想要讓車直接開過去，有一定的難度，在火星表面氣溫非常低，如果沒有解決供暖問題。也會讓自己死在路上，但如果開了供暖，車上的燃油優惠不夠，他為了解決供暖問題，自己找到了一個核電池。很快他將電池安裝在了太空車上，供暖問題和能源問題就這樣解決了。
他利用空間站剩餘的東西，組建出了一個與地球共溝通的聯絡器。信號成功的到達了地球表面，而他也和地球保持了聯繫。但是設備並不發達，圖片和文字聲音都是斷斷續續的，空間站，利用自己的技術將這個低等級的交流器改裝了一下。太空人馬克和地球表面的工作人員能夠正常交流，這讓馬克看見了生的希望。
為了讓人民看見，希望國家這邊已經將這份消息傳遞出去。在地球那邊開始實施了火星救援計劃，而馬克的航天飛船出現了故障，這是他原本種植的土豆，在火星低溫的情況下全部凍死。本身想要在火星殖民的馬克，又失去了對生的渴望。他失去了所有的植物這就意味著他將要背水一戰。地面的宇航局為了快速拯救他，沒有通過測試就發射火箭，意外發生了，火箭在升空時爆炸。
遠在東方的中國，在這時候站了出來，並且資助了一個空間推進器，幫助他們將物資推送到火星，利用這種推進器，他們節省了大量的時間。一個策劃師告訴他們飛船可以在接近地球的時候接受補給，然後再返回去拯救那個在火星上的太空人馬克。他們按照計劃順利進行下去，得到補給之後，飛船原路返回，前往火星救援。因為這種策略非常危險，可能會是飛船爆炸不但救不了原先的人，現有的人員也會搭進去。但是馬克原先的隊員都同意他的看法直接駕著飛船前往火星。馬克在這邊也找到了一個火箭推進器，企圖利用這個，找到他們所在的軌跡。在空中馬克失去了控制但是他利用太空衣中的空氣向前推進，使他到達了隊友的身邊，馬克就這樣得救了，在絕望的情況下，只要不放棄生的希望終會得救。