Hành Tinh Đỏ lấy bối cảnh tương lai, hệ sinh thái trái Đất đứng bên bờ diệt vong bởi tình trạng ô nhiễm và bùng nổ dân số. Trước tình hình đó, nhiều quốc gia đã nghĩ tới chuyện đưa dân lên sao hỏa. Trong những lần đổ bộ lên sao hỏa, các nhà khoa học mỹ tiến hành trồng tảo tại một trạm sinh thái để tạo ra bầu khí quyển trên hành tinh đỏ, chuẩn bị cho việc di dân sau này. 12 năm sau, lượng không khí mà tảo tạo ra đột nhiên suy giảm, một con tàu vũ trụ mang tên mars-1 được phóng lên sao hỏa để tìm hiểu tình hình. Phi hành đoàn gồm 6 người, trong đó có nữ chỉ huy Kate Bwman, chuyên gia di truyền học Quinn Burchenal, nhà khoa học già kiêm bác sĩ phẫu thuật Bud Chantillas và kỹ sư máy Robby Gallagher. Liệu họ có tìm ra được những bí ẩn trên sao hỏa và sống sót để trở về hay không?