Marte es un planeta desértico cubierto de óxido de hierro (óxido), lo que le da su color rojo y su apodo, «el planeta rojo». El planeta tiene una atmósfera tenue de principalmente dióxido de carbono, solo un 0.6% del espesor de la Tierra. La atmósfera de Marte tiene una presión similar en la Tierra a una altitud de 35 km (22 millas). La temperatura de la superficie varía de -140 ° C (-220 ° F) durante el invierno a máximas de hasta 20 ° C (68 ° F) en verano. Como todos los planetas sin cuerpos de agua para modular su temperatura, Marte experimenta mayores extremos térmicos que la Tierra.
Aunque hay evidencia de que el agua líquida ha fluído sobre la superficie de Marte en pequeñas cantidades en los últimos años, probablemente sea una ocurrencia rara, ya que la mayoría de H2 se sublima (pasa directamente de sólido a gas) en lugar de pasar por una etapa líquida. Algunos microbios resistentes de la Tierra serían capaces de sobrevivir en el entorno marciano, y es posible que ya hayan sido introducidos por los rovers de Marte que se han enviado allí en las últimas décadas.
Marte presenta la montaña y el volcán más altos del sistema solar, Olympus Mons (altura: 27 kilómetros, 16.7 millas, 88,580 pies) y la grieta más grande del sistema solar, Valles Marineris (4,000 km (2,500 millas) de largo, 200 km (125 mi) de ancho y hasta 7 km (4 mi) de profundidad). Al igual que la Luna, Marte es una mezcla de llanuras bajas cubiertas por flujos de lava y antiguas tierras altas con numerosos cráteres. A diferencia de la Luna, las llanuras de lava de Marte son las partes más claras, cubiertas de polvo de óxido de hierro, mientras que las tierras altas son más oscuras.
El origen tanto de Olympus Mons como de Valles Marineris es bastante interesante. Olympus Mons es un volcán en escudo, como Mauna Kea en Hawai, que en realidad es la montaña más alta de la Tierra si se mide desde el fondo del océano. Esto significa que es mucho más ancho que alto y es el resultado de muchas erupciones durante un largo período de tiempo. Marte carece de placas tectónicas, por lo que un punto caliente volcánico sigue empujando lava a través de la misma corteza, lo que lleva a volcanes de este tamaño. Parte de esta actividad volcánica tuvo lugar hace tan solo dos millones de años, según el análisis de la frecuencia de los cráteres de impacto sobre los flujos de magma enfriados.
Valles Marineris es un cañón tan grande que se extiende a lo largo de una quinta parte de todo el ecuador marciano. Si se superpusiera a la Tierra, Valles Marineris se extendería por los Estados Unidos, desde San Francisco hasta Nueva York. El cañón es tan grande que los científicos han tenido problemas históricamente para determinar su origen. Al principio, algunos pensaron que el valle pudo haber sido tallado por un asteroide del tamaño de un pequeño planeta que raspó la superficie marciana pero que nunca tuvo un impacto total. Hoy en día, la mayoría de los científicos están de acuerdo en que la escarpa es una característica tectónica causada por el estiramiento y enfriamiento de la corteza marciana debido al vulcanismo del subsuelo.