Las misiones a Marte han involucrado tres etapas básicas. Las más primitivas fueron las misiones de sobrevuelo iniciales. Estos fueron seguidos por orbitadores y finalmente por módulos de aterrizaje y vehículos exploradores. En 2009, los orbitadores y los rovers todavía están activos en el planeta recopilando datos para que los estudien los científicos de la Tierra.
Los primeros tipos de misiones a Marte fueron sobrevuelos. Estas primeras naves incluían a los Marineros 3, 4, 6 y 7. Estos aviones volaron literalmente por el planeta, tomando fotografías a medida que pasaban. Estas fotografías fueron los primeros primeros planos de un planeta jamás realizados. Mostraron cráteres de impacto similares a la luna y mostraron que las líneas vistas desde la Tierra no eran los canales que algunos habían creído que eran.
Los orbitadores fueron enviados a Marte a medida que avanzaba la tecnología. Estos incluyeron Mariner 8 y 9, Viking 1 y 2, Mars Observer, Mars Global Surveyor, Mars Climate Orbiter, 2001 Mars Odyssey, Mars Express y Mars Reconnaissance Orbiter. A partir de 2009, los Orbitadores Odyssey y Reconnaissance seguían enviando información constantemente. Han mostrado signos de cuevas, glaciares y depósitos de sal en Marte, mientras que la evidencia de rayos gamma ha apuntado a la posibilidad de océanos en Marte en algún momento. El European Mars Express ha mostrado hallazgos similares.
Finalmente, las misiones a Marte avanzaron hacia módulos de aterrizaje y vehículos de exploración que fueron enviados a la superficie del planeta para una exploración «práctica». Estos incluyen Viking 1-2, Pathfinder, Polar Lander / Deep Space 2, Mars Exploration Rovers y Phoenix. Bajo el control de los científicos de la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio (NASA), los rovers se mueven por el planeta recopilando datos sobre cuestiones clave. Spirit y Opportunity siguen siendo fuertes después de cinco años. Aunque están controlados desde la Tierra, están sujetos al clima y los cambios en la superficie de Marte.
A principios de 2009, la última de las misiones a Marte fue el rover Phoenix. Phoenix aterrizó en agosto de 2008 con el propósito principal de naturaleza geológica. Se pretende estudiar la geología detrás del agua en Marte, lo que a su vez ayudaría a comprender los cambios climáticos. También tiene la tarea de descubrir cualquier hábitat potencial en la frontera entre el hielo y el suelo.
El futuro de las misiones a Marte no tiene límites. La NASA planea enviar aviones y globos a la superficie para estudiar con vistas aéreas de cerca. Las exploraciones del subsuelo explorarán la geología del planeta y buscarán agua o signos de vida anterior. Las muestras recolectadas por las misiones rover darán a los científicos la oportunidad de estudiar rocas, suelos y la atmósfera de Marte desde la Tierra.