L'histoire, sur près de trente ans, d'un architecte juif né en Hongrie, László Toth. Revenu d'un camp de concentration, il émigre avec sa femme, Erzsébet, après la fin de la Seconde Guerre mondiale aux Etats-Unis pour connaître son " rêve américain ".
Lors d’une expédition sur Mars, l’astronaute Mark Watney (Matt Damon) est laissé pour mort par ses coéquipiers, une tempête les ayant obligés à décoller en urgence. Mais Mark a survécu et il est désormais seul, sans moyen de repartir, sur une planète hostile.
Accusé d'espionnage, Tom, vétéran de la CIA, sera exécuté dans les prochaines 24 heures. La CIA refuse de se porter à son secours. Nathan va se lancer dans sa mission la plus dangereuse pour tenter de sauver Tom.