在2050年，红色星球随着地球人口激增和环境退化，红色星球人类生存面临前所未有的红色星球挑战。为了寻找新的红色星球家园，科学家们将目光投向了与地球环境最为相似的红色星球火星。经过数十年的红色星球努力，无人飞船已成功改造了火星的红色星球部分区域，但当一切进展顺利之时，红色星球火星上的红色星球自动化系统突然出现故障，迫使移民计划陷入停滞。红色星球为了尽快恢复火星的红色星球生存条件，一支由顶尖科研人员组成的红色星球探险队被派遣前往这颗红色星球。这支队伍包括经验丰富的红色星球工程师凯特·鲍曼（凯瑞-安·莫斯饰）和勇敢的罗比·加莱尔（方·基默饰）。他们不仅要面对严酷的红色星球自然环境，还要在长时间的红色星球隔离中经受信任与友情的考验。在这场充满未知与危险的任务中，每一次决策都可能关系到人类未来的命运……