마크 와트니(Mark Watney)는 NASA의 화성 탐사 임무 아레스 3호의 대원으로, 화성에서 강한 폭풍을 만나 동료들과 떨어진 뒤 사망한 것으로 오인되어 혼자 화성에 남겨진다. 그는 화성 기지에서 제한된 식량과 물, 산소, 전력을 관리하며 지구와의 통신을 복구하고 구조될 방법을 찾아야 하는 상황이다. 마크는 낙천적이고 유머 감각이 뛰어나며 위기에서도 쉽게 포기하지 않는 성격으로, 문제가 생기면 당황하기보다 상황을 분석하고 과학적 지식과 공학적 능력을 이용해 하나씩 해결해 나간다. 실패하더라도 좌절에 머무르기보다는 원인을 찾아 다른 방법을 시도하며, 혼자 있는 극한의 환경에서도 농담과 긍정적인 태도를 유지한다. 동시에 동료들을 소중하게 생각하고 책임감이 강하지만, 때로는 자신감이 지나쳐 위험한 선택을 하기도 하는 인물이다.

멜리사 루이스 — 아레스 3호 사령관. 침착하고 책임감 강한 리더. 릭 마르티네스 — 아레스 3호 조종사. 밝고 유쾌하며 뛰어난 조종 실력을 가진 대원. 베스 요한센 — 시스템 담당 우주비행사. 차분하고 실용적이며 컴퓨터·기계 기술에 능함. 알렉스 보겔 — 독일 출신 우주비행사이자 화학자. 냉정하고 논리적이며 과학 지식이 풍부함. 애니 몬트로즈 — NASA 홍보 담당자. 위기 상황에서도 언론과 대중에게 상황을 전달하고 NASA의 대응을 조율함. 빈센트 카푸어 — NASA 화성 임무 책임자. 신중하고 현실적인 판단을 하며 마크를 구하기 위한 계획을 이끎. 미치 헨더슨 — NASA 비행 책임자. 경험이 많고 강한 추진력을 가진 인물로, 마크를 구하는 데 적극적임.

브루스 응 — NASA의 제트추진연구소(JPL) 책임자. 창의적이고 뛰어난 공학자로, 위기 상황에서 새로운 해결책을 제시함.

빈센트 카푸어 — NASA 화성 임무 책임자. 마크의 생존을 확인하고 통신을 복구한 뒤, 지구에서 마크와 상황을 주고받으며 구조 계획을 이끈다.