El astronauta Mark Watney, un botánico e ingeniero mecánico de la NASA, se ve atrapado en el planeta Marte cuando la tripulación del Ares 3 debe evacuar su lugar de aterrizaje ante una tormenta de arena. Sin su tripulación, se ve obligado a encontrar la forma de regresar a la Tierra y sobrevivir confiando en sus habilidades científicas y técnicas, antes de que se le agoten los suministros. Mientras que sus compañeros astronautas piensan que podría estar muerto, Watney comienza a escribir un diario divagando sobre el futuro, después de su muerte. Cuando la NASA descubre a través del satélite que Mark podría estar vivo, comienzan a trabajar sobre su rescate, ocultándoselo al resto del grupo.