《火星救援》的拍摄还是在象山影视基地进行，当地政府在《泰坦尼克号》的拍摄中尝到了甜头，决心打造世界一流的电影电视剧拍摄基地。
中国电影这几年的进步还远远不及好莱坞，要吸引大制作电影到象山拍摄有一点难度。但办法总是人想出来的，顺着《泰坦尼克号》的经验，当地想出了剑走偏锋的绝招——虽然电影工业的技术上不如欧美，但可以先在规模上吸引制片方。
苏菲亚当时也就是在象山检查《加勒比海盗》前期准备工作的时候，把还在为《火星救援》找足够大的摄影棚的事情和当地官员提了一嘴，结果半年之后就有人通知她，象山已经建好了全球最大的摄影棚，现在只等迪土尼的验收。
中国速度，恐怖如斯。
原本史蒂文·斯皮尔伯格准备去布达佩斯的柯达制片厂，那个摄影棚的占地面积达到了6000平方米，曾经是世界上最大的专业摄影棚，但如今象山的摄影棚更大、更高，能够更完美地还原出火星的表面景观地，除此之外它还有三个优势。
第一，它允许火星车以每小时40公里的速度从棚内一头跑到另一头，然后调转方向再跑一遍以二次拍摄。
第二，摄影师有足够的距离打一个单光源来模拟宇宙中的阳光，同时可以均匀地照亮一个6300平方米的环形绿屏。
第三，剧组有足够的空间安排一组强力风机，这组风机可以将成吨的尘埃和微晶颗粒均匀地吹起，形成一个真实的火星沙尘暴。
除了这个全球最大的摄影棚，象山影视基地的其他摄影棚也被剧组租了下来，用来建造和拍摄一系列其他的装置，包括赫尔墨斯号和巨大的星际飞船。哥伦布对此很有意见，因为《加勒比海盗》被迫加快进度以让出那些摄影棚，可惜他敢怒不敢言，因为《火星救援》的制片人是一位大骑士……
当罗修来到这个全球最大的摄影棚时，剧组已经搭建好了一个完整的火星基地，除了直径达12米的生命舱，还包括了附带的居住舱和屋顶360°全方位旋转雷达。与此同时，位于甘肃的外景地巴丹吉林沙漠中，也有一个与摄影棚里完全相同的火星基地。
有着优秀的硬件条件作为基础，剧组在设计上也是做到了极致。
影片的初步概念设计先由三位自由插画家在美国洛杉矶完成，紧接着转移到位于英国特威克纳姆工作室的三个小型美术工作室继续进行创作。美术组还在约旦与纳米比亚的火星景观带做了为期四周的地形侦察，最终由来自匈牙利、波兰、英国的设计组与结构组在象山集合，一起进行布景创作。
斯皮尔伯格对他们只有一个要求，尽最大限度还原出火星的地形地貌。
为了满足制片人的要求，工作人员考察了全球所有的沙漠，以寻找最接近火星平原阿西达利亚的外景。
最初挑中的是被称为“酒红色沙漠”的瓦迪拉姆沙漠，地质运动和自然风化形成了那里的地貌，高耸的悬崖，幽深的洞穴，狭窄的谷地以及拱形结构的岩石，构成了科幻感十足的奇妙景观，这个沙漠也是多次作为科幻电影的外景取景地。
只是后来中国旅游局推荐了巴丹吉林沙漠，这里的土壤中含有赤铁矿，因此显现出特别的红色，与火星地表非常相近。考虑到成本问题，最后斯皮尔伯格决定把外景地定在了这里，还将沙漠里的5000吨砂石运回摄影棚，确保内景和外景中的火星基地及地质条件完全一致——拍完后又给运了回去。
在道具上的设计和制作也同样严谨，有别于其他许多科幻电影，《火星救援》整个故事情节都建立在真实的科学基础之上，负责制作设计的美术部门得交出一个既着眼现实又放眼未来的设计。艾玛挂着执行制片人的名头，也参与了这项工作，她和罗修在前期准备中拜访美国国家航天局和中国国家航天局，就是为了问这两家拿到火星计划里会出现的火箭、宇航服和火星基地模型。
两人一共向两家航天局提出了上百个问题，拿到了数千张照片，帮剧组还原了整个火星基地和火星车。惟独现实里的火星宇航服实在太过巨大而且笨重，艾玛从电影拍摄的角度考虑，最终的设计在参考原版的基础上增加了更多实用性和美观性。这样的宇航服一共做了15套以供六位航天员穿戴，可想而知最终被罗修顺回家了一套……
罗修还设计了一个彩蛋，中国国家航天局的李红宇也在电影中出镜，他在两人前期准备工作中提供了不少帮助，还告诉了罗修一个“常识”：火星不需要打破伤风针，因为火星就没有破伤风菌。
一切准备就绪，人员到齐后斯皮尔伯格就立刻宣布开始现场拍摄。
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