Die Erzählung über den Mars spielt im Jahr 2033 und folgt der Jungfernfahrt des Raumschiffs Daedalus auf einer Mission, um die erste menschliche Kolonie auf dem Roten Planeten zu errichten. Die Geschichte wird als einzigartige Mischung präsentiert, die ein inszeniertes Drama über die Mission mit dokumentarischen Sequenzen kombiniert, in denen zeitgenössische Wissenschaftler, Ingenieure und Innovatoren wie Elon Musk und Neil deGrasse Tyson die realen Herausforderungen interplanetarer Reisen diskutieren. Die fiktive Besatzung ist ein internationales Team von sechs hochtrainierten Astronauten: der amerikanische Missionskommandant Ben Sawyer, die koreanisch-amerikanische Pilotin Hana Seung, der spanische Hydrologe Javier Delgado, die französische Ärztin Amelie Durand, der nigerianische Maschinenbauingenieur Robert Foucault und die russische Exobiologin Marta Kamen. Auf der Erde wird ihr Fortschritt von einem Kontrollteam überwacht, zu dem auch Hana Seungs Zwillingsschwester Joon Seung gehört, die als Capsule Communicator dient.

Die Geschichte beginnt mit einem dramatischen Abstieg zur Marsoberfläche, bei dem die Daedalus eine Fehlfunktion erleidet, weit vom Kurs entfernt landet und Kommandant Sawyer schwer verletzt. Die Besatzung muss das raue, unnachgiebige Gelände durchqueren, um ihr geplantes Basislager zu erreichen. Sawyer erliegt schließlich seinen Verletzungen, wodurch Hana Seung das Kommando übernehmen muss. Das Team kämpft darum, einen dauerhaften, sicheren Unterschlupf zu finden, der von der Entdeckung einer Wasserquelle abhängt. Nach einer Reihe lebensbedrohlicher Herausforderungen entdecken sie eine Lavaröhre, die natürlichen Strahlenschutz bietet und es ihnen ermöglicht, eine Siedlung namens Olympus Town zu errichten. Die erste Staffel umfasst mehrere Jahre und behandelt die Ankunft einer zweiten Besatzung. Eine große Krise tritt auf, als ein längerer, planetenweiter Staubsturm die Bewohner in ihrem Habitat gefangen hält, was zu psychischen Zusammenbrüchen führt; ein Botaniker, der durch den Verlust seiner Pflanzen und die Isolation wahnsinnig geworden ist, öffnet eine Luftschleuse und tötet sich selbst sowie mehrere andere. Gerade als die Mission auf der Erde vor einer Abstimmung steht, das Programm zu beenden, legt sich der Sturm, und Marta Kamen entdeckt mikrobielles Leben auf dem Mars, was die Zukunft der Kolonie sichert.

Die zweite Staffel springt ins Jahr 2042 vor. Olympus Town ist nun eine blühende, voll etablierte Kolonie, aber der Internationale Mars-Wissenschaftsfonds (IMSF) verfügt nicht über die Mittel, um seine Mission allein fortzusetzen. Diese Finanzlücke öffnet die Tür für den Privatsektor, insbesondere für das gewinnorientierte Unternehmen Lukrum Industries, das ein Team von Bergleuten entsendet, um Wasser und andere Ressourcen abzubauen. Dies führt zu einem zentralen Konflikt zwischen den ursprünglich missionsgetriebenen Wissenschaftlern und den neuen, unter weniger Einschränkungen operierenden Unternehmensvertretern. Hana Seung bleibt Kommandantin von Olympus Town, während ihre Schwester Joon schließlich zu ihr auf den Mars kommt. Die Erzählung untersucht die Spannungen dieser Koexistenz, wobei Lukrums aggressiver Bergbau eine Reihe von Katastrophen verursacht. Ein Sonnensturm unterbricht die Stromversorgung und setzt Marta während einer kritischen Mission im Freien fest. Eine mysteriöse und tödliche Krankheit, möglicherweise verbunden mit neu entdeckten Mars-Mikroben, breitet sich in beiden Kolonien aus. Das erste Mars-Baby wird vorzeitig geboren, und eine romantische Beziehung blüht kurz zwischen Hana und Robert Foucault auf, bevor er zu Lukrum wechselt. Im Höhepunkt der Staffel führt Lukrums Drang nach Ressourcen zu einer katastrophalen unterirdischen Explosion, die ein starkes Marsbeben auslöst, beide Siedlungen schwer beschädigt und mehrere Todesopfer fordert. Die Überlebenden arbeiten daran, die Situation zu stabilisieren, und die Serie endet drei Jahre später im Jahr 2045, als die Kolonisten die erste Wolke am Marshimmel beobachten – ein greifbarer Beweis dafür, dass ihre Bemühungen, den Planeten zu terraformen, erste Erfolge zeigen.