Im Jahr 2023 wird die Herstellung von Replikanten - künstlichen Menschen, die zum Einsatz in den Weltall-Kolonien gezüchtet werden - nach mehreren schwerwiegenden Vorfällen verboten. Als der brillante Industrielle Niander Wallace ein neues, verbessertes Modell, den "Nexus 9", vorstellt, wird die Produktion 2036 jedoch wieder erlaubt. Um ältere und somit nicht zugelassene Replikanten-Modelle, die sich auf der Erde verstecken, aufzuspüren und zu eliminieren, ist weiterhin die sogenannte "Blade Runner"-Einheit des LAPD im Einsatz, zu der auch K gehört. Bei seiner Arbeit stößt K auf ein düsteres, gut gehütetes Geheimnis von enormer Sprengkraft, das ihn auf die Spur eines ehemaligen Blade Runners bringt: Rick Deckard, der vor 30 Jahren aus Los Angeles verschwand ...

Die NASA treibt mit der "Ares 3"-Mission die Erforschung des Mars voran. Die Astronauten Mark Watney, Commander Lewis, Rick Martinez, Chris Beck, Alex Vogel und Beth Johanssen sind auf dem roten Planeten gelandet, inklusive eines Fahrzeugs und eines Habitats, in dem die Forscher leben und Nahrung herstellen können. Doch ein Sandsturm droht die mitgebrachte Technik samt ihrer Einwohner hinwegzufegen, so dass Commander Lewis den Befehl zum sofortigen Aufbruch gibt. Weil ihn seine Crew für tot hält, bleibt der Botaniker Mark Watney auf dem unwirtlichen fremden Planeten zurück. Vorerst ohne Möglichkeit zur Kommunikation und mit beschädigter Ausrüstung versucht er, die wenigen ihm zur Verfügung stehenden Mittel so einfallsreich wie möglich zu nutzen. Und tatsächlich gelingt es Watney, der Erde zu signalisieren, dass er noch lebt. Die NASA unter Direktor Sanders beginnt, die Rettung des "Marsianers" zu planen. Parallel dazu startet Watneys Crew eine eigene, riskante Mission, ihn heimzuholen...