Budowa
Badania naukowców wskazują, że we wnętrzu znajduje się jądro żelazowo-niklowe o promieniu ok. 1700 km, które przykryte jest skalistym płaszczem o sporej grubości. Z kolei owy skalisty płaszcz przykryty jest przez skorupę o grubości 30 km, składającą się z regolitu oraz pyłu bogatego w tlenki żelaza.Mars ma promień równy około połowy promienia Ziemi, około 15% objętości Ziemi, a przy tym 11% jej masy, co oznacza, że jego gęstość jest nieco mniejsza niż Ziemi.
Dane przesłane przez lądownik Phoenix wskazują, że marsjański regolit ma odczyn lekko zasadowy i zawiera pierwiastki takie jak magnez, sód, potas i chlor. Te składniki znajdują się także w glebach na Ziemi i są niezbędnym składnikiem odżywczym dla roślin
Ciśnienie na powierzchni osiąga zaledwie 0,30 hPa na szczycie Olympus Mons, zaś na dnie basenu Hellas sięga 11,55 hPa średnie ciśnienie atmosferyczne na Marsie to 600 Pa. Ciśnienie w atmosferze Marsa spada wraz z wysokością wolniej niż na Ziemi, względny spadek w przybliżeniu 2,7 razy następuje co około 10,8 km a na Ziemi co około 6 km. Atmosfera Marsa zawiera 95% dwutlenku węgla, 3% azotu, 1,6% argonu oraz śladowe ilości tlenu i wody. Jest także silnie zapylona, pył tworzą cząstki o średnicy około 1,5 mikrometra, nadające marsjańskiemu niebu płowy kolor przy obserwacji z powierzchni. Nad powierzchnią Marsa na wysokości mniej więcej 15 km może dochodzić do tworzenia się chmur złożonych z kryształków suchego lodu i lodu wodnego.
Spośród wszystkich planet w Układzie Słonecznym, pory roku na Marsie są najbardziej podobne do ziemskich. Temperatura powierzchni Marsa waha się, spadając do około −133 °C podczas zimy na biegunach i dochodząc do +27 °C w ciepłe dni na równiku.
Po utworzeniu się planet, w historii Układu Słonecznego miał miejsce epizod Wielkiego Bombardowania. Około 60% powierzchni Marsa tworzą wyżyny noszące liczne ślady uderzeń z tego okresu Znaczna część pozostałej powierzchni Marsa powstała prawdopodobnie przez ogromne wypływy lawy po uderzeniach. Największy taki nizinny obszar znajduje się na północnej półkuli, ma wymiary 10600 na 8500 km.Niewielka aktywność geologiczna na Marsie miała miejsce także w niedawnej przeszłości geologicznej. Doliną Athabasca około 200 milionów lat temu płynęła lawa. W kanale Cerberus Fossae woda płynęła mniej niż 20 milionów lat temu, wskazano również niedawne intruzje wulkaniczne.
Mars ma dwa małe księżyce o nieregularnych kształtach, których orbity są bardzo bliskie planety: Fobosa i Deimosa. Mogą być one przechwyconymi planetoidami lub ciałami utworzonymi z materii wyrzuconej przez uderzenia z powierzchni planety.
Z powodu niskiego ciśnienia atmosferycznego woda w stanie ciekłym nie może obecnie istnieć na powierzchni Marsa, z wyjątkiem najniżej położonych terenów w pobliżu równika, gdzie może pojawiać się na krótki czas. Dane radarowe z Mars Express i Mars Reconnaissance Orbiter wskazują na duże ilości lodu wodnego zarówno w okolicach biegunów ak i na średnich szerokościach geograficznych 31 lipca 2008 roku lądownik Phoenix pobrał próbki lodu bezpośrednio z marsjańskiego regolitu.