火星上有氧氣。火星的大氣主要是由遺留下的二氧化碳（95.3%）加上氮氣（2.7%）、氬氣（1.6%）和微量的氧氣（0.15%）和水汽（0.03%）組成的。火星表面的平均大氣壓強僅為大約7毫巴（比地球上的1%還小），但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達9毫巴，而在奧林帕斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支援偶爾整月席捲整顆行星的颶風和大風暴。火星那層薄薄的大氣層雖然也能製造溫室效應，但那些僅能提高其表面5℃的溫度，比金星和地球的少得多。火星的兩極永久地被固態二氧化碳（乾冰）覆蓋著。這個冰罩的結構是層疊式的，它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全昇華，留下剩餘的冰水層。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25%左右。（由海盜號測量出）。但是透過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境並非是典型的情況。火星的大氣似乎比海盜號勘測出的更冷、更幹。擴充套件資料火星直徑約是地球的一半，體積為15%，質量為11%，表面積相當於地球陸地面積，密度則比其他三顆類地行星（地球、金星、水星）還要小很多。 以半徑、質量、表面重力來說，火星約介於地球和月球中間；火星直徑約為月球的兩倍、地球的一半；質量約為月球九倍、地球的1/9，表面重力約為月球的2.5倍、地球的2/5。火星是太陽系由內往外數第四顆行星，屬於類地行星，直徑約為地球直徑的一半，自轉軸傾角、自轉週期相近公轉一週則花兩倍時間。在西方稱為戰神瑪爾斯星，中國則稱為熒惑星因為它熒熒如火，位置、亮度時常變動。其橘紅色外表是因為地表被赤鐵礦（氧化鐵）覆蓋，英文裡字首areo-即為火星，火星曾經被認為是太陽系中最有可能存在地外生命的行星。火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍佈，沒有穩定的液態水體，以二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。與地球相比，地質活動不活躍，地表地貌大部份於遠古較活躍的時期形成有密佈的隕石坑、火山與峽谷，包括太陽系最高的山：奧林帕斯山和最大的峽谷：水手號峽谷。另一個獨特的地形特徵是南北半球的明顯差別：南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原火星兩極皆有主要以水和冰組成的極冠，而且上面覆蓋的乾冰會隨季節消長。