火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布且没有稳定的液态水体。美国宇航局曾公布火星上有少量的水。欧洲航天局的研究员称，火星上发现了第一个液态地下水湖。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。
与地球相比，火星地质活动较不活跃，地表地貌大部份于远古较活跃的时期形成，有密布的陨石坑、火山与峡谷，包括太阳系最高的山：奥林帕斯山和最大的峡谷：水手号峡谷。另一个独特的地形特征是南北半球的明显差别：南方是古老、充满陨石坑的高地，北方则是较年轻的平原。
