Seit 1960, als die Sowjetunion versuchte, die Raumsonden Korabl 4 und Korabl 5 im Rahmen des Marsnik-Programms zum Roten Planeten zu starten, war die Erforschung des Mars eine ernsthafte Priorität der größeren Weltraumprogramme. Die Raketen, die diese Sonden antreiben, lieferten keinen ausreichenden Schub, und beide fielen zurück und verbrannten in der Atmosphäre, nachdem sie es kaum in den Weltraum geschafft hatten. Dies wäre die erste in einer langen Reihe gescheiterter und halb gescheiterter Marsmissionen.
Zwischen 1960 und 1964 gelang es den Sowjets sieben weitere Male, Sonden zum Mars zu bringen, wobei die Sonden entweder beim Start versagten oder die Kommunikation beendeten, bevor sie den Planeten erreichten. Die erste erfolgreiche Sonde zum Mars war Mars 2, die am 27. November 1971 in einer Umlaufbahn um den Roten Planeten ankam. Sein Lander, der landen und messen sollte, stürzte mit 6 km/s (13,421 mph) auf der Marsoberfläche ab. wenn das Abseilsystem des Moduls nicht richtig funktioniert. Dennoch war dies das erste von Menschenhand geschaffene Objekt, das die Oberfläche des Mars erreichte, und daher ein Meilenstein in der Marserkundung.
Die NASA startete in den 1960er Jahren mehrere Sonden zum Mars, darunter Mariner 4, die am 14. Juli 1965 am Mars vorbeiflog und die ersten Nahaufnahmen eines anderen Planeten lieferte. Bei der Ankunft in der Umlaufbahn des Mars beobachtete eine andere NASA-Sonde, Mariner 9, einen planetenweiten Staubsturm, das erste und einzige derzeit bekannte Beispiel für dieses Phänomen. Wegen der Ozeane und des geringen Anteils der Erdoberfläche, die von Wüste bedeckt sind, sind planetenweite Staubstürme auf der Erde unmöglich. Im Gegensatz dazu ist der Mars zu 100 % mit Wüste bedeckt.
Das Goldene Zeitalter der Marsoberflächenerkundung durch Raumsonden fand in den späten 1970er Jahren statt, als die Lander Viking 1 und Viking 2 den Mars erreichten und die ersten Nahaufnahmen von der Oberfläche eines anderen Planeten lieferten. Diese Sonden testeten auch den Boden auf organische Moleküle, die sie nicht fanden, und enttäuschten viele, die auf Anzeichen von mikrobiellem Leben auf dem Mars hofften. Die Missionen trugen auch zur Erforschung des Mars bei, indem sie Orbiter einschlossen, die viele Monate im Orbit blieben und Informationen über den Planeten zur Erde zurückschickten.
Die am meisten erwartete Facette der Marsforschung ist die Landung eines Menschen auf dem Mars. Die 50-prozentige Erfolgsrate früherer Mars-Raumsonden-Missionen gibt jedoch Anlass zur Sorge. Wenn ein Raumschiff zum Mars eine technische Störung erleidet, sein Ziel verfehlt oder die Oberfläche auf dem Rückweg nicht verlässt, dann würden die Astronauten gestrandet und wahrscheinlich gezwungen, Zyanidkapseln zu konsumieren, um nicht an Dehydration zu sterben. Dies würde die Weltraumforschung für immer zunichte machen. Dennoch macht die NASA noch vorläufig Pläne für eine bemannte Mars-Mission, die wahrscheinlich irgendwann nach 2030 stattfinden wird.