美国怀俄明州的西部，沉默寡言的农夫恩尼斯·德·玛尔（希斯·莱杰 饰）和热情开朗的牛仔杰克·特威斯特（杰克·吉伦哈尔 饰)一道被派到山上牧羊，那里人迹罕至，他们只有与羊群为伴，生活单调无味。一个天寒地冻的夜晚，在酒精与荷尔蒙的作用下，他们做了“不该做的事情”，也就此他们在断背山上度过了人生中最美好的时光。季节性放牧结束，迫于世俗压力，杰克和恩尼斯不舍地与对方分离并各自结婚生子。恩尼斯迎娶了自幼相识的阿尔玛，并有了两个可爱的女儿；杰克到了德州，在妻子露琳家族的扶植下事业顺利，还有了个儿子。虽然彼此真心相应，他们只能每年定期约会。一边知情的阿尔玛痛苦无比，而他们又无法满足一年只有几天的团聚。这时意外发生……

近未来，天才科学家威尔·卡斯特（约翰尼·德普 Johnny Depp 饰）开发出最接近人类的人工智能机器人“品（Pin）”，他在收获来自科学界的美誉同时，也遭到无数反对者的诟病与抨击。在某次会议之后，威尔遭到激进组织成员的枪击，虽然当时侥幸逃生，但涂抹了放射性物质的子弹还是慢慢销蚀了威尔的生命。威尔的妻子兼研究伙伴伊芙琳（丽贝卡·豪尔 Rebecca Hall 饰）自然痛不欲生，但她却和丈夫的好友马克斯（保罗·贝坦尼 Paul Bettany 饰）设法，将威尔的意识数据化上传到智能电脑中。奇妙而幸运的是，威尔成功在虚拟世界中复生。
他的天才头脑和先进科技完美融合，只是没人能够想到，这种局面对人类来说究竟是幸运还是灾难……

载人航天宇宙飞船阿瑞斯3号成功抵达火星，谁知一场破坏力极其巨大的风暴向宇航员们袭来，阿瑞斯3号被迫中断任务，紧急返航。撤离途中，宇航员马克·沃特尼（马特·达蒙 Matt Damon 饰）被飞船上吹落的零件击中，由于生还希望渺茫，队友们只得匆匆返航，并向世人宣告他已牺牲的事实。出乎意料的是，马克以极低的概率活了下来。他躲进驻火星的航天基地疗伤。下一次火星任务要等到四年后，而基地内的补给仅够他维持31天。短暂的绝望后，马克决定利用有限的食物，在这颗空无一人的星球上种植作物，寻找一线生机。与此同时，地球方面也很快发现马克生还的事实，他们想尽办法部署营救计划。孤军奋战的马克，能否等到救援队伍的到来？
影片改编自安迪·威尔的同名科幻小说。