西元2035年，美国国家航空暨太空总署（NASA）的战神三号（Ares 3）进行载人登陆火星任务，任务原定全长31火星日，但在第18火星日（Sol 18）遇上时速175公里的沙尘暴而被迫中断任务，所有人登上火星接驳小艇（MAV）离开。但在撤离时，太空人兼植物学家马克·瓦特尼不幸被吹飞的天线打中失去踪影。任务指挥官玛丽莎·路易斯因上升载具过于倾斜而放弃搜索瓦特尼，被迫下令太空舱发射升空，而瓦特尼也因生命特征探测仪故障而被认定已经死亡。
在组员离开后，瓦特尼被太空衣的警报声吵醒，发现自己被遗留在火星，并且太空衣被天线刺穿，幸好天线和流出的血把破洞封上，瓦特尼立即冲回居住舱（Habitat Module）处理伤口。之后开始点算物资，发现剩下的物资只能支持他一个人过309火星日，而下一次任务组员到火星需要4年时间。瓦特尼便继续寻找其他物资，并发现一个原定感恩节打开的箱子内塞满了马铃薯。所幸瓦特尼是一名植物学家，瓦特尼决定用火星的土壤在居住舱种植马铃薯来续命。瓦特尼使用登陆舱留下的下降段用剩的联氨来制造水（N2H4+ O2 → 2H2O + N2↑）来灌溉，并使用自己和其他组员的排遗物作肥料，成功种出马铃薯幼苗。
在第54火星日，NASA的地面人员透过卫星图片发现战神三号营区的火星探测车被移动过，太阳能板也被清洁干净，从而得知瓦特尼仍然在世，一边继续透过火星轨道卫星观察，一边筹备营救行动。之后，控制中心也观察到瓦特尼驾驶火星探测车驶离营区，在计算其路线后确定瓦特尼正前往1997年所发射，因为小故障而失联的拓荒者号降落地点。一小队人立即前往喷气推进实验室寻找拓荒者号的复制品，并成功收到瓦特尼重启拓荒者号传送的讯息。
最初双方只能透过拓荒者号的旋转摄影机使用简单的是非题对话，传送对话更需约32分钟，但瓦特尼觉得需要更复杂的天文工程对话，而26个字母加上问号会使得镜头旋转角度太小（13度）造成辨识困扰，便从电子技术人员贝丝·乔韩森的笔电中找到16进位的标准代码表，开始跟地面控制中心进行更复杂的对话，并根据地面控制中心的指引骇进火星探测车的电脑，令NASA透过拓荒者号连上探测车的频段，从而能用文字进行对话。
过了一段时间，在第134火星日，当瓦特尼在返回营区时，居住舱突然发生爆炸性失压，全部正在种植的马铃薯因暴露在火星的低温低压环境而死亡，且无法再次复播种植，瓦特尼只能倚靠之前收成的马铃薯生存下去，并将于600天左右断粮。太空总署也决定发射搭载爱丽丝号（Iris）补给艇的擎天神5号运载火箭来把瓦特尼的任务时长拉长到接近900火星日，让瓦特尼能撑到战神四号任务抵达火星。但因时间紧迫而没有进行全面检查，因此忽略了这次补给是运送蛋白质块，在发射时，产生的超重令蛋白质块液化，导致爱丽丝号重量不均，令火箭在发射后约45秒因异常震动，于半空爆炸解体。
此时，中国国家航天局伸出了援手，向NASA表示中国的太阳神火箭能协助美国把爱丽丝号送到火星，NASA后来总结出两份计划：一是把爱丽丝号直接用太阳神送到火星，让瓦特尼等到战神四号的组员抵达；二是把爱丽丝号送到正在减速的贺密斯号（Hermes），并让其加速，进行重力助推前往火星，把瓦特尼接走。 NASA选择了第一个，但飞行总监米区秘密地把计划二的内容告知战神三号的组员，并在全员赞成的情况下强行修改航道，迫使他们发射火箭，把爱丽丝号送上来。
NASA把计划二告知瓦特尼，并指示他再次改装火星探测车，前往预定战神四号使用的接驳小艇的所在地。但喷气推进实验室的研究员发现：因贺密斯号进行重力助推后速度较快，只能进入较高轨道，而上升载具要载着一个人到达这个高度，必需减掉五千公斤的质量。因此，他们指示瓦特尼到达后把火箭的鼻锥、窗户、控制台、座椅等等拆掉，仅剩下一张椅子和船壳，并从贺密斯号遥控升空。
在全球注目下，瓦特尼坐着战神四号在战神三号的驾驶员瑞克·马提尼兹的控制下发射升空。但接驳小艇的高度不足，无法与贺密斯号会合。战神三号的组员们商量后决定用姿态控制火箭下降高度，并引爆气压舱来减速，最终与接驳小艇的距离缩小为312米，相对速度降至每秒5米。而瓦特尼也刺穿手套令自己加速将距离缩短，并由指挥官露易斯成功抓住瓦特尼，把他带上贺密斯号，返回地球。而全世界看着电视转播的民众也欢声雷动。
最后，瓦特尼退出了太空人行列，转为太空人培训计划的导师，并在第一天向学生分享了他在火星生存的经历。而中美两国也以此为契机召开载人登火合作，后来发射的战神五号火箭中，加入了中国太空人的身影。from维基百科
最后修改时间：2022年8月14日
