서기 2025년. 지구는 자원 고갈과 환경 파괴가 극에 달한다. 지구를 대체하기 위해 인류는 '화성 식민지화 프로젝트'에 착수한다. 사람들의 계획은 무인 우주선을 이용 화성에 이끼를 키워 산소를 생성시킨다는 것이다. 그러나 30년뒤 화성 식민지화 프로젝트에 갑작스런 이상이 발생하고 탐사 대장 케이트 바우만 대위(캐리 앤 모스)를 비롯해 과학자와 종교인, 군인, 엔지니어 등으로 이루어진 6명의 탐사대원은 화성 탐사에 나선다.