رقابت فضایی جدیدی بین ناسا و آژانس فضایی اروپا به وجود می‌آید وقتی چارلی بارنزویل، هانک موریسون و دکتر کَیسی کوک با یک روبات دارای هوش مصنوعی رقابت می‌کنند تا بفهمند آن بالا در سیاره سرخ چه خبر است. فیلم مریخ این سه فضانورد را در نخستین مأموریت انسان بر همسایه کهکشانی ما دنبال می‌کند. در راه با حوادث زندگی‌سوز، تردیدهای شخصی، خبرنگاران عصبانی و یکنواخی سفر فضایی طولانی روبه‌رو می‌شوند.