Durante una missione su Marte, l’astronauta Mark Watney (Matt Damon) viene considerato morto dopo una forte tempesta e per questo abbandonato dal suo equipaggio. Ma Watney è sopravvissuto e ora si ritrova solo sul pianeta ostile. Con scarse provviste, Watney deve attingere al suo ingegno, alla sua arguzia e al suo spirito di sopravvivenza per trovare un modo per segnalare alla Terra che è vivo. A milioni di chilometri di distanza, la NASA e un team di scienziati internazionali lavorano instancabilmente per cercare di portare “il marziano” a casa, mentre i suoi compagni cercano di tracciare un’audace, se non impossibile, missione di salvataggio.
L'equipaggio di una stazione spaziale internazionale è in procinto di fare una delle scoperte più importanti della storia: raccogliere la prima prova di una vita terrestre su Marte. Quando l'equipaggio inizia a svolgere le prime ricerche sul campione, capirà di trovarsi di fronte una forma di vita più intelligente del previsto.
Dopo la conquista della Luna, l'ente spaziale americano ha in programma una missione su Marte. All'ultimo momento però gli astronauti già sistemati vengono fatti scendere e portati un una base militare segreta nel deserto del Nevada: qualcosa non ha funzionato e la missione è stata annullata. Per l'opinione pubblica però tutto deve restare immutato, pena la perdita di prestigio della nazione. Gli astronauti allora vengono obbligati a simulare, come su un set cinematografico, un falso sbarco sul Pianeta Rosso. Al "rientro" però anche la simulazione va storta e il missile si disintegra. Che fare dei tre "eroi dello spazio" ormai morti per tutti? Per fortuna un giornalista ha fiutato l'imbroglio e alcuni "incidenti" sospetti lo mettono sulla pista giusta.
Stati Uniti, 2020. Si fa festa per la partenza del primo terzetto di astronauti diretto a Marte. Su una piattaforma orbitante Woody e Jim osserveranno il lavoro di Luke e della sua squadra. 13 mesi dopo solo Luke sopravvive a una tempesta di sabbia scaturita da una montagna che il gruppo voleva esplorare alla ricerca di acqua. Woody, sua moglie Terri, Jim e il tecnico Phil scendono sul pianeta quasi un anno dopo. Ma una serie di piccole falle conduce all'abbandono dell'astronave e al sacrificio di Woody. Su Marte i sopravvissuti trovano uno scarmigliato Luke che li conduce dinanzi a un'enorme scultura di un volto. Segno inequivocabile della presenza di un'altra civiltà.
La prima spedizione umana su Marte da parte di un gruppo di astronauti americani. La Terra è diventata un pianeta morto e una colonia sul pianeta rosso rappresenta la sola speranza per l'umanità. I membri dell'equipaggio si sforzeranno di superare le loro differenze di personalità e ideologia nel momento in cui la loro vita sarà a rischio e dovranno contare l'uno sull'altro per sopravvivere.
Da qualche parte nello spazio profondo, un campo elettrico scarica la sua forza alla velocità della luce e minaccia la sopravvivenza della Terra. L'origine viene presto identificata e il Maggiore Roy McBride incaricato della missione che dovrebbe liquidare il problema. Ma le cose non sono così semplici perché Roy, soldato decorato oltre i confini della Terra, è il figlio di Clifford McBride, pioniere dello spazio partito ventinove anni prima per cercare segni di vita su Nettuno. Arenata tra i suoi satelliti, la nave del padre è la causa delle scariche elettriche che colpiscono la Terra. Astronauta performante e figlio devoto, Roy è il cavallo di Troia per stanare Clifford. Un cavallo indomabile che cerca risposte all'abbandono e una via altra per tornare finalmente a casa.
L'astronave Nostromo sbarca su un pianeta da cui proviene un SOS, ma la colonia sembra essere disabitata. I coloni sono stati in realtà sterminati da una razza aliena che ha trasformato la base in una gigantesca covata.
Il "capitano" Ellen Ripley, ibernata per sessant'anni in un sofisticato contenitore del traghetto spaziale Nostromo, e quindi rimasta giovane, è l'unica sopravvissuta alla terribile disavventura che ne ha distrutto l'equipaggio e che ora sconvolge le sue notti con incubi ricorrenti, che si riferiscono alle forme mostruose di vita incontrate sul pianeta Archeron, dove ora vive una colonia di pionieri dello spazio. Quando le viene affidata la missione di scoprire il perchè sia stato misteriosamente interrotto il contatto con quel remoto pianeta, Ellen si trova ad affrontare le spaventose proliferazioni del mostro da cui era avventurosamente sfuggita. Allora infatti c'era un solo alieno, ora vivono là innumerevoli mostruosi alieni, che si riproducono con ritmo frenetico, sempre più avidamente affamati di essere umani.
L'astronave Covenant trasporta migliaia di embrioni in direzione di un pianeta dalle caratteristiche idonee alla colonizzazione da parte degli umani. A causa di un'avaria l'equipaggio è costretto a interrompere il sonno criogenico: una volta svegliatosi, intercetta un segnale radio da un pianeta molto vicino, anch'esso conforme come caratteristiche atmosferiche e precedentemente non individuato.
Nell'anno 2089 due scienziati portano a compimento le ricerche di una vita scoprendo che alcuni artefatti, ritrovati in diversi punti della Terra e tutti risalenti a migliaia di anni prima, riportano la medesima immagine di creature giganti che indicano un determinato pianeta. Ricostruito quale sia il pianeta in questione e trovati i fondi da un miliardario morente, i due si imbarcano assieme a un equipaggio misto di scienziati e piloti verso quel pianeta per andare a scoprire quel che ritengono essere l'origine della vita sulla Terra. Lì troveranno i resti di una civiltà aliena assieme a ciò che l'ha quasi estinta.
Siamo sul pianeta-penitenziario Fiorina 161, in un altro sistema solare. Qui naufraga il sottufficiale Ripley, insieme a un'altra creatura simile agli Alien che aveva già combattuto in passato. La comunità che abita il pianeta non è però tecnologicamente preparata alla lotta con quella creatura e Ripley teme che il suo incubo non finirà mai.