一次美國太空總署的火星任務失敗，一個太空人被單獨遺留在火星上，並失去聯絡，成為宇宙間最孤獨的人。可是他沒有被孤獨感吞噬，反而絕處求生，以科學頭腦解決一個又一個生存的問題。人生存需要空氣、水、食物，於是他逐一把問題化解，運用化學作用製造水，用水灌溉在已離去的隊員及自己的有機廢料（糞便）種植的薯仔，用來食用。他的行為充分表現其強大的生存意志，而在過程中，也呈現了科學頭腦的傑出之處。
《火星任務》改編自同名小說，作者安地韋爾（Andy Weir）是電腦工程師，自號的書蟲。一日，他想到流落火星的地球人，應如何求生的問題，於是在Google上作詳盡資料搜集，把男主角寫成一個機智樂觀的角色，並不探討人類的孤寂，而是研究人的求生意志。
他在二○一一年把書放在網上讓人免費下載，然後在亞馬遜寄賣，竟然成為暢銷書，而讀者中不少是科學家，紛紛留言告訴他書中描述的科學夠準確。小說之後更登上《紐約時報》暢銷書榜，並引來荷李活青睞，將之改編成電影劇本，得到影星麥迪文及大導列尼史葛的垂青。麥迪文唯一保留，是他在上一部電影《星際啟示錄》演一名被遺留在星球上孤身一人的角色，今次又再演獨自流落火星的地球人，擔心兩者有點重複。不過，大導列尼史葛向他保證，《火星任務》與《星際啟示錄》是風馬牛不相及的兩部太空科幻片，他才放心接拍。
的確，《火星任務》男主角雖然距離其他人類五千萬公里，但仍保持樂觀及幽默感，亦沒有《星際啟示錄》的感情包袱，是截然不同的兩部戲。而麥迪文一個人在片中由頭帶到尾，演繹出角色沒有被連串不幸擊倒的堅強性格，亦表現了他的銀幕魅力。
香港影星高雄客串
曾製作《異形》及《普羅米修斯》等影片的列尼史葛，對太空科幻片拍攝並不陌生，今次在匈牙利全球最大的攝影棚建造佈景，又到約旦沙漠拍攝火星場景，盡量不倚賴綠幕科技，是因為他認為演員需要真實佈景的協助，對着空氣演戲的效果不佳。《火星任務》拍攝時得到美國太空總署全力協助，原因是原著小說成功後，原著作者韋爾與美國太空總署建立了良好關係，而片中的太空總署也是個擁有無限資源的機構，探索火星計劃一個接一個，簡直是送給太空總署的情書。不過，影片也出現了中國國家航天局，由香港影星高雄飾演航天局局長，航天局並被刻劃成無私獻出航天科技予美國太空總署，也是對中國電影觀眾獻媚。●
美國太空總署火星計劃
在《火星任務》裏，美國太空總署已進行了一連串的火星搜索之旅，片中稱為「戰神計劃」的火星任務已第四次出征。其實，美國太空總署的確計劃在二十年後開始作載人火星之旅，預計在二○三三至二○四五年由太空人探索紅色星球，稱為「Forward Work Mars Landing」。