《红色星球》的故事发生在2050年。随着现代文明不断发展、人口急剧增加，地球的生存环境日益恶化，这颗曾经美丽的星球已逐渐不再适合人类居住。为了寻找新的家园，科学家将目光投向了环境条件与地球最为相近的火星。几十年来，人类持续向火星发射无人飞船，试图利用现代科技改善那里的恶劣环境。就在改造计划初见成效之际，火星上的机器却突然发生故障，移民火星的计划也因此被迫停滞。
面对愈发严峻的地球现状，为尽快查明并排除故障，由凯特·鲍曼（凯瑞-安·莫斯 Carrie-Anne Moss 饰）、罗比·加莱尔（方·基默 Val Kilmer 饰）等顶尖科研人员组成的探险队奉命前往这颗人类从未真正涉足的红色星球。然而，这场旅程从启程起便危机四伏。队员们不仅要在恶劣的外星环境中求生，彼此之间的友情与信任也将面临前所未有的考验。
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