Начиная с 1960-х годов непосредственным исследованием Марса с помощью АМС занимались СССР (программы «Марс» и «Фобос»), США (программы «Маринер», «Викинг», «Mars Global Surveyor» и другие), Европейское космическое агентство (программа «Марс-экспресс») и Индия (программа «Мангальян»).
На сегодняшний день, после Земли, Марс — самая подробно изученная планета Солнечной системы.).
Помимо этого, южное и северное полушария планеты радикально отличаются по рельефу; существует гипотеза, что Великая Северная равнина, занимающая 40 % поверхности планеты, является импактным кратером; в этом случае она оказывается самым крупным известным ударным кратером в Солнечной системе.
Вплоть до полёта к Марсу автоматической межпланетной станции «Маринер-4» в 1965 году многие исследователи полагали, что на его поверхности есть вода в жидком состоянии.
Это мнение было основано на наблюдениях за периодическими изменениями в светлых и тёмных участках, особенно в полярных широтах, которые были похожи на континенты и моря.
Позднее было доказано, что большинство этих тёмных линий являются оптической иллюзией.
В то же время собранные марсоходами «Спирит» и «Opportunity» геологические данные позволяют предположить, что в далёком прошлом вода покрывала значительную часть поверхности Марса.
Наблюдения в течение последнего десятилетия позволили обнаружить в некоторых местах на поверхности Марса слабую гейзерную активность.
На декабрь 2018 года орбитальная исследовательская группировка на орбите Марса насчитывает шесть функционирующих космических аппарата: «Марс Одиссей», «Марс-экспресс», «Mars Reconnaissance Orbiter», MAVEN, «Mars Orbiter Mission» и «Exo Mars Trace Gas Orbiter».
Это больше, чем около любой другой планеты, не считая Землю.
Поверхность Марса в настоящий момент (декабрь 2018 года) исследует один марсоход, «Curiosity» (ещё один, «Opportunity», находится в отключенном аварийном состоянии, однако сохраняется надежда восстановить его работоспособность).
Кроме того, на поверхности функционирует посадочный модуль миссии «In Sight» («Ин Сайт»).