Астронавт-ученый отправляется на Марс, становясь пионером этой миссии. В течение 270 дней он должен провести ряд экспериментов, сохраняя при этом душевное равновесие, так как уединение в бескрайних просторах космоса может спровоцировать непредвиденные последствия. Марс представляет собой лишь малую толику Вселенной. Здесь нет ни жизни, ни смерти. Однако один из землян, капитан Уильям Стэнофорд, намерен оживить эту планету. С Земли отправляется первая в истории человечества космическая экспедиция на Марс. В первую очередь на орбиту выходит корабль "Зефир" под командованием капитана Стэнофорда. Через несколько дней следом за ним отправляется второй корабль под управлением капитана Эмили Мэддекс. Путешествие займет 270 дней. Стэнофорд прощается с родной планетой, оставляя за собой восемь миллиардов людей, задающихся вопросом, почему он оставляет свою жизнь ради безжизненной планеты, но капитан твердо убежден в своем стремлении возродить на Марсе жизнь.
Вот и взлет. Стэнофорд наблюдает за Землей с орбиты и не перестает восхищаться ее великолепием. Все происходит по плану. Центр управления полетами в Хьюстоне разрешает капитану снять скафандр и приступить к выполнению задач. По связи его приветствует радостная толпа, провожающая первого человека, стремящегося стать марсианином. За полетом следит Мэддок Скиннер, которого космонавт называет просто Скини. По всему видно, что эти двое – друзья на всю жизнь. Скини предлагает начать полет с проверки реактора, созданного самим Стэнофордом, который извлекает водород и кислород из марсианской почвы и рекомбинирует их в питьевую воду. Таким образом, в пути и на Марсе, Стэнофорд сможет обеспечивать себя и растения необходимой для жизни влагой.
Позднее мужчина занимается приготовлением первого космического перекуса и направляется к растениям, которые он планирует культивировать на протяжении всего полёта. Затем он фиксирует свои размышления в специальном журнале на борту. Ночью Стэнофорту не удаётся заснуть. Он перебирает звуковые записи, слушая голоса птиц и шум прибоя, но это не приносит облегчения. Утром его вызывает Скини. Наступило время начать еженедельный мониторинг с участием студентов. Стэнофорт рассказывает о подготовке к полёту. Всё было тщательно продумано: запасы еды и необходимых предметов для экспедиции были сделаны, однако самой сложной задачей оказалось обеспечение запаса воды. Для этого он разработал реактор, работающий на основе грязи. Стэнофорд создал процесс, позволяющий извлекать водород и кислород из почвы, что в результате давало воду. На Земле ученый тестировал свой реактор в пустыне Атакама. Первые два дня пришлось исправлять мелкие неполадки, в то время как у него уже пересохло в горле от жажды. Только на третий день ему удалось добыть воду. После этого полёт был признан возможным, поскольку аналогичный процесс должен был работать и на Марсе. Он покидает Землю, но всё человечество остаётся с ним всегда.
Потому что человек преодолел себя и достиг новых высот. В пути на Марс Стэнофорд испытывает оптимизм. Он ухаживает за растениями, извлекает воду из реактора, занимается физической активностью, читает, ведёт дневник и даже танцует. Скини регулярно сообщает ему новости с Земли. Стэнофорд уверен в контроле ситуации, что всё будет хорошо. Он вспоминает, как Скини нашёл его в пустыне. Тогда он убедил друга, что через несколько лет на Марсе будут жить люди. А сейчас он общается с теми, кто хочет последовать за ним, и принимает их предложения по организации жизни на Красной планете. Через некоторое время Стэнофорту предстоит посещение космической станции, где его ожидает заранее подготовленный груз. И к тому же космонавты будут последними людьми, с которыми он встретится. Но когда Стэнофорд прибывает на станцию и вручает небольшой подарок в виде свежих фруктов, он замечает, что оба члена экипажа морально угнетены из-за длительного пребывания в космосе и неудачного эксперимента, так как все привезённые ими в космос животные и растения погибли. Это сильно огорчает космонавтов, ведь их пребывание на станции оказывается бессмысленным.
К тому же они испытывают тоску по своим семьям. Один из астронавтов внезапно предлагает Стэнофорту завершить миссию, пока не стало слишком поздно, ведь он не может понять, как можно отказаться от Земли. В этот момент поступает известие о запуске ракеты Мэддекс, и астронавты смотрят на него со слезами в глазах, после чего один из них умоляет Стэнофорта не совершать тех действий, которые он не осознаёт. Капитан возвращается на корабль "Зефир", но этот разговор глубоко западает ему в душу. Он вспоминает, как его бывшая жена получила престижную литературную премию. Она рассказывала об этом окружающим, а он смотрел сбоку, а затем просто ушёл. На улице была чрезвычайно яркая луна. Он смотрел на неё и вдруг ощутил полное одиночество. Он вернулся, люди праздновали, но он не захотел присоединяться. В космосе он ощущает то же самое. Со временем в реакторе возникает небольшая проблема, но Стэнфорд уверен, что справится с ней. Он даже рад, что в его рутину внесены испытания. Ведь несмотря на ужасающую скорость перемещения, он её не ощущает, всё кажется статичным. Вскоре он замечает первые загрязнения, возникшие из-за распада растений и его собственной кожи.
Он часто вспоминает астронавтов на станции и начинает понимать их, хотя уверен, что преодолеет все препятствия. Но однажды реактор выходит из строя серьёзнее обычного. Мужчина вспоминает пустыню и делится со своим кораблем своими сомнениями. Позднее он получает поздравления с днём рождения от близких людей с Земли и начинает изучать иностранные языки, чтобы занять свой ум. Стэнфорд продолжает эксперименты с растениями, когда внезапно теряется сигнал с Хьюстоном. Это неожиданно вызывает у астронавта приступ паники. Но когда Скини не отвечает, он сообщает, что у Мэддекс возникли проблемы с гироскопами, из-за чего она сбилась с курса. По связи капитан даёт указание девушке, и она устраняет проблему, несмотря на возражения Скини, который уверен, что этим должны заниматься техники. Дни текут однообразно, и однажды Стэнфорду кажется, что он потерял обоняние. Он нюхает спреи и радуется, что чувствует запах травы, а ночью снова перебирает звуки Земли. Он ощущает, как космос проникает в корабль, всё чаще наблюдая солнечные вспышки, невидимые с Земли. На 81 день путешествия возникают проблемы. Короткое замыкание в реакторе приводит к загрязнению запасов питьевой воды. Стэнфорд, однако, не сообщает на Землю о происшествии, понимая, что в этом случае его просто вернут обратно.
Он воспоминает о своих экспериментах по добыче воды из земли в пустыне и пытается повторить эти опыты. Внезапно его вызывает Скини, который выражает беспокойство за друга и настаивает на том, чтобы оставить реактор в покое, поскольку техники на Земле обеспокоены его показателями. Тем не менее, астронавт продолжает попытки восстановить аппарат, что приводит к новой аварии, и часть устройства выходит из строя. На следующий день Скини сообщает, что после прошедших нескольких десятков дней полёта, миссию Мэддекс принято решение прекратить из-за неисправностей на её корабле, и она возвращается назад. Скини подозревает, что с другом не всё в порядке, но тот заверяет, что полёт проходит в нормальном режиме. Стэнофорд всё чаще размышляет о бескрайности космоса, окружающего его корабль. Вскоре растения, страдающие от нехватки воды, начинают погибать, а сам Стэнофорд собирает всю доступную жидкость, которая поможет ему выжить, вспоминая о конденсации, помогшей ему в пустыне. Он строит ловушки для воды, используя растения, стремясь воспроизвести системы, работающие в природе, для чего планирует уплотнить и нагреть почву, из которой выделяются водород и кислород – так Вселенная создала воду. Таким образом зародилась жизнь на Земле, и он лишь стремится повторить этот процесс. День 161. Стэнфорд может добыть немного воды, чтобы пережить путешествие. Однако, если он не сможет запустить реактор на Марсе, его путешествие станет бессмысленным и приведет к гибели. Скиннер, наконец, осознает, что на «Зефире» возникли серьезные проблемы.
И Стэнофорд вынужден признаться во всём. Его реактор вышел из строя, и он не в состоянии его починить. Скиннер даёт ему один день, после которого корабль будет развернут к возвращению на Землю. Стэнофорд подавлен, ведь он годами готовил эту миссию. Он вспоминает, как впервые пил воду, полученную из земли, и тогда ощутил своё единство с Вселенной. Тогда он и решил полететь на Марс. И вот теперь придётся всё бросить. Утром Скини выходит на связь и отдаёт приказ надеть скафандр и переходить в кабину, поскольку Хьюстон собирается развернуть «Дефир». Топливо уже отправлено к станции, так что его хватит до самого дома. Стэнофорд понимает, что миссия провалена, но также осознаёт, что не может вернуться. Ему всё равно, что реактор не работает, ведь кроме него на Марсе никого не будет. Стэнофорд берёт управление на себя и отключает связь с Землёй, хотя Скини уверяет, что он просто сбьётся с курса и погибнет в космосе. Но космонавт не слушает его уговоров. Начинаются дни полного одиночества.
Стэнофорд фиксирует все свои размышления, надеясь, что когда-то в будущем их смогут прочесть другие люди. Он не уверен, движется ли «Зефир» в правильном направлении. Если его расчёты неверны, он промчится мимо Марса и навсегда затеряется в безграничном космосе. Надежда на успешное завершение миссии угасла, но он продолжает свои повседневные дела, извлекая порции ценной воды. Он также постоянно анализирует свои ощущения, потому что временами ему кажется, что он теряет слух или обоняние. Он чувствует свою ответственность перед человечеством за неудачу в миссии. Стэнофорд ощущает себя разбитым и опустошённым, готовясь к концу. Однажды ему приходит мысль открыть иллюминатор и выйти в открытый космос, чтобы сливаться с ним. Но тут до него доходят отрывки звонка от Скини, который умоляет его дать хоть какой-то знак. Его друг беспокоится за его жизнь, и весь мир надеется, что он жив. Вновь вспоминается пустыня, когда его корабль попадает в космическую бурю. Астронавт поражается происходящему с предметами внутри корабля и осознаёт своё предназначение здесь. Через несколько месяцев «Зефир» достигает Марса. Стэннафорд переходит в кабину управления и отправляет сообщение в Хьюстон, сообщая о готовности к посадке. Астронавт проводит все необходимые процедуры и успешно приземляется на поверхность Красной планеты. Капитан Стэнофор докладывает в Хьюстон о своём успешном прибытии на Марс, после чего покидает корабль и осматривает безжизненный ландшафт. Жизни здесь нет, но и смерти тоже нет. Возможно, ему удастся выжить? Что думаете?