马宁虽然侥幸活了下来，但是接下来的问题依然严重，根据华夏航天局火星计划，下一次火星任务的开启要到四年后，也就是说马宁要等到四年后才可能得到救援。
但是现在的问题是，他的食物不足，就算没有其他意外发生，也会被活活饿死。马宁决定不要坐以待毙，他要自救，在火星上利用自己的排泄物种土豆。
土豆是一份特殊礼物，马宁在整理的时候发现了这箱土豆，于是轰轰烈烈的种土豆之旅就开始了。
罗文忠一开始以为《火星救援》是一部严肃的科幻片，整体感觉应该是太空版的《鲁滨逊漂流记》。可现在看来，《火星救援》分明是一部喜剧片，比如观众看胡鸽饰演的植物学家马宁用自己的排泄物种土豆时，都笑疯了。
正当马宁积极的在火星展开自救之际，地球上的航天局，值班的通讯员接到火星任务主管的邮件，查看火星小队的基地，却意外发现马宁可能还活着的讯息。
航天局局长陈康，火星任务主管刘强，和媒体新闻中心主任魏薇都有些难以置信。但是人明显还活着，也不能不救，否则他们几个都不用干了，肯定会被舆论给喷到辞职，但是怎么营救是一个问题。
火星任务主管说了一句：“真难以想象他是怎么度过这一切，那里距离地球有5500万千米，他肯定以为我们都抛弃了他……”
镜头一转，一个前排观众正喝水呢，忍不住喷了出来，只见马宁就着迪斯科音乐在跳舞，那魔性而销魂的舞姿，让观众捧腹大笑。
“我的天哪！这这都是什么音乐啊，队长就不能听一点时下年轻人的歌吗？”马宁一边跳舞一边吐糟，观众已经笑疯了。
另一边，航天局则积极研究救援方案，认为需要给马宁送去足够四年生活所需的物资，等待下一次火星任务小队到达。
于是航天局命令喷气动力实验室造一个发射器，而且是尽快。火星上马宁收货了一批纯天然，无污染的火星土豆，基本的生活得到了保证。
于是马宁开始下一步动作，前往下一次火星任务的地点，在这途中找到了早已失联的火星探测器，与航天局取得了联系。
正当马宁觉得形式一片大好的时候，意外发生了。因为马宁的一个操作失误，种土豆的居住舱失压，土豆一下子暴露在火星的严寒气温里面，不能再种土豆了。
而地球上，为了尽早的把补给送到火星上去，航天局急匆匆的发射探测器，但是因为内部高温导致探测器爆炸，这下马宁乐观不起来了。
而这时nasa提供了帮助，他们最新型号的探测器可以到达火星轨道，陈康局长知道后欣喜若狂。
与此同时，行星动力学家南石通过计算发现一种更为有效的救援方式。
航天局长不同意，但是发射中心主管偷偷的把南石计算数据发给火星小队。火星小队接收后决定前往救援，航天局无奈只能妥协，把探测器发射上去，给他们补给物资。
最后经过爆笑的太空敞篷火箭之旅和惊心动魄的太空救援，队长成功的救到了马宁。影片结尾，马宁成为了航天局聘请的教官，教授宇航员们怎么面对困境，影片圆满结束。
当影片结束后，全场观众起立鼓掌，掌声经久不息，很多观众手都拍疼了都不自知，最后还是在影院的工作人员疏导下渐渐散场。