火星的轨道是显著的椭圆形。因此，在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近30摄氏度。这对火星的气候产生巨大的影响。火星上的平均温度大约为218K（-55℃，-67华氏度），但却具有从冬天的140K（-133℃，-207华氏度）到夏日白天的将近300K（27℃，80华氏度）的跨度。尽管火星比地球小得多，但它的表面积却相当于地球表面的陆地面积。
    火星上曾有过洪水，地面上也有一些小河道（右图），十分清楚地证明了许多地方曾受到侵蚀。在过去，火星表面存在过干净的水，甚至可能有过大湖和海洋。但是这些东西看来只存在很短的时间，而且据估计距今也有大约四十亿年了。（Valles Marneris不是由流水通过而形成的。它是由于外壳的伸展和撞击，伴随着Tharsis凸起而生成的）。
    在火星的早期，它与地球十分相似。像地球一样，火星上几乎所有的二氧化碳都被转化为含碳的岩石。但由于缺少地球的板块运动，火星无法使二氧化碳再次循环到它的大气中，从而无法产生意义重大的温室效应。因此，即使把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，火星表面的温度仍比地球上的冷得多。
    火星的那层薄薄的大气主要是由余留下的二氧化碳（95.3％）加上氮气（2.7％）、氩气（1.6％）和微量的氧气（0.15％）和水汽（0.03％）组成的。火星表面的平均大气压强仅为大约7毫巴（比地球上的1％还小），但它随着高度的变化而变化，在盆地的最深处可高达9毫巴，而在Olympus Mons的顶端却只有1毫巴。但是它也足以支持偶尔整月席卷整颗行星的飓风和大风暴。火星那层薄薄的大气层虽然也能制造温室效应，但那些仅能提高其表面5K的温度，比我们所知道的金星和地球的少得多。
    火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）覆盖着。这个冰罩的结构是层叠式的，它是由冰层与变化着的二氧化碳层轮流叠加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升华，留下剩余的冰水层。由于南部的二氧化碳从没有完全消失过，所以我们无法知道在南部的冰层下是否也存在着冰水层（左图）。这种现象的原因还不知道，但或许是由于火星赤道面与其运行轨道之间的夹角的长期变化引起气候的变化造成的。或许在火星表面下较深处也有水存在。这种因季节变化而产生的两极覆盖层的变化使火星的气压改变了25％左右（由海盗号测量出）。
    但是最近通过哈博望远镜的观察却表明海盗号当时勘测时的环境并非是典型的情况。火星的大气现在似乎比海盗号勘测出的更冷、更干了。
    海盗号尝试过作实验去决定火星上是否有生命，结果是否定的。但乐观派们指出，只有两个小样本是合格的，并且又并非来自最好的地方。以后的火星探索者们将继续更多的实验。
     火星表面的土壤中含有大量氧化铁，由于长期受紫外线的照射，铁就生成了一层红色和黄色的氧化物。夸张一点说，火星就像一个生满了锈的世界。由于火星距离太阳比较远，所接收到的太阳辐射能只有地球的43％，因而地面平均温度大约比地球低30多摄氏度，昼夜温差可达上百摄氏度。在火星赤道附近，最高温度可达20℃左右。火星上也存在大气。其主要成份是二氧化碳，约占95％，还有极少量的一氧化碳和水汽。
    火星比地球小，赤道半径为3395公里，是地球的一半， 体积不到地球的1/6，质量仅是地球的1/10。 火星的内部和地球一样，也有核、幔、壳的结构。
    火星的自转和地球十分相似，自转一周的时间为24小时37分22.6秒。火星上的一昼夜比地球上的一昼夜稍长一点。火星公转一周约为687天，火星的一年约等于地球的两年。
    火星有两个卫星。靠近火星的一个叫火卫一，较远的一个叫火卫二。由于火星在希腊神话中被看做是战神阿瑞斯，所以天文学家以阿瑞斯的两个儿子——福波斯和德瑞斯命名它的两颗卫星。     火星是九大行星之一，按照距离太阳由近及远的次序为第四颗。肉眼看去，火星是一颗引人注目的火红色星，它缓慢地穿行于众星之间，在地球上看，它时而顺行时而逆行，而且亮度也常有变化，最暗时视星等为+1.5，最亮时比天狼星还亮得多，达到-2.9。由于火星荧荧如火，亮度经常变化，位置也不固定，所以中国古代称火星为“荧惑”。而在古罗马神话中，则把火星比喻为身披盔甲浑身是血的战神“玛尔斯”。在希腊神话中，火星同样被看做是战神“阿瑞斯”。
一块小陨石（SNC陨石）被认为是来自于火星
    1996年8月6日，戴维·朱开(David McKay) 等人宣称，在火星的陨石中首次发现有有机物的构成。那作者甚至说这种构成加上一些其他从陨石中得到的矿物，可以成为火星古微生物的证明。
    如此惊人的结论，但它却没有使有外星人存在这一结论成立。自以戴维·朱开发表意见后，一些反对者的研究也被发布。但任何结论都应当“言之有理，言之有据”。在没有十分肯定宣布结论之前仍有许多事要做。
    在火星的热带地区有很大一片引力微弱的地方。这是由火星全球勘测员在它进入火星轨道时所获得的意外发现。它们可能是早期外壳消失时所遣留下的。这或许对研究火星的内部结构、过去的气压情况，甚至是古生命存在的可能都十分有用。
    在夜空中，用肉眼很容易看见火星。由于它离地球十分近，所以显得很明亮。迈克·哈卫的行星寻找图表显示了火星以及其它行星在天空中的位置。越来越多的细节，越来越好的图表将被如星光灿烂这样的天文程序来发现和完成。

    除地球外，火星是具有最多各种有趣地形的固态表面行星。其中不乏一些壮观的地形：
    － 奥林匹斯山脉：
    它在地表上的高度有24千米（78000英尺），是太阳系中最大的山脉。它的基座直径超过500千米，并由一座高达6千米（20000英尺）的悬崖环绕着（右图）；
    － Tharsis: 火星表面的一个巨大凸起，有大约4000千米宽，10千米高；
    － Valles Marineris: 深2至7千米，长为4000千米的峡谷群（标题下图）；
    － Hellas Planitia: 处于南半球，6000多米深，直径为2000千米的冲击环形山。
    火星的表面有很多年代已久的环形山。但是也有不少形成不久的山谷、山脊、小山及平原。
    在火星的南半球，有着与月球上相似的曲型的环状高地（左图）。相反的，它的北半球大多由新近形成的低平的平原组成。这些平原的形成过程十分复杂。南北边界上出现几千米的巨大高度变化。形成南北地势巨大差异以及边界地区高度剧变的原因还不得而知（有人推测这是由于火星外层物增加的一瞬间产生的巨大作用力所形成的）。最近，一些科学家开始怀疑那些陡峭的高山是否在它原先的地方。这个疑点将由“火星全球勘测员”来解决。
    火星的内部情况只是依靠它的表面情况资料和有关的大量数据来推断的。一般认为它的核心是半径为1700千米的高密度物质组成；外包一层熔岩，它比地球的地幔更稠些；最外层是一层薄薄的外壳。相对于其他固态行星而言，火星的密度较低，这表明，火星核中的铁（镁和硫化铁）可能含带较多的硫。
    如同水星和月球，火星也缺乏活跃的板块运动；没有迹象表明火星发生过能造成像地球般如此多褶皱山系的地壳平移活动。由于没有横向的移动，在地壳下的巨热地带相对于地面处于静止状态。再加之地面的轻微引力，造成了Tharis凸起和巨大的火山。但是，人们却未发现火山最近有过活动的迹象。虽然，火星可能曾发生过很多火山运动，可它看来从未有过任何板块运动。

    火星有两个卫星，为火卫一(Phobos)与火卫二(Deimos)。Phobos和Deimos都和火星以潮汐力互相锁定,因此他们总是以一面对着火星。因为Phobos的公转绕轨道比火星自转更快，所以潮汐力会慢慢但稳定地减小它的轨道半径。未来,Phobos将会被万有引力所瓦解。(参见洛希极限)另一方面Deimos因为离火星足够远,所以它的轨道反而正在慢慢地被推进。
    两颗卫星是在1877年被阿瑟夫·浩尔(Asaph Hall)发现的,被以希腊神话中的福波斯和德莫斯命名,Phobos和Deimos在古希腊神话里是战神玛尔斯的儿子.

火星卫星名称    直径(km)                      质量(kg)   公转半径(km)   公转周期(小时)
火卫一(Phobos)  平均22.2(实际27×21.6×18.8)  1.08×1016 9378           7.66
火卫二(Deimos)  平均12.6(实际10×12×16)      2×1015    23,400         30.35

    1976年，美国的海盗1号和海盗2号登陆器分别在火星上降落，并在降落的过程中，测量了大气温度的分布情况、火星大气压的情况。火星上有干涸的河床，有流水冲击的特征，这表明在过去有过大量的水。海盗号飞船的分析结果表明火星大气和表层物质中没有有机分子存在。摄像机监视结果也表明火星上没有生命活动的迹象。因此我们也许可以下结论说，火星表面现在可能没有生命，如果更严格的说，是没有与地球上类似的生命。人们不仅对火星感兴趣，也对火星的两个卫星感兴趣。在1988年，7月7日和7月12日，前苏联发射了火卫飞船1号和2号绕火卫一飞行并着陆。
    到最近几年，随着科技的飞速发展，人们可望在下世纪初直接登上火星进行实地考察，彻底弄清火星生命问题。因为它是太阳系中最有可能存在生命的星球。在人类踏上火星之前，将进行一系列的准备。
    1993年美国“火星观察者”探测器在进入环绕火星的轨道之后，与地球失去联系，导致计划失败。1996年12月，美国又发射了“火星探路者”探测器，经过7个月的星际飞行，在火星的阿瑞斯平原着陆。火星探路者携带了一个六轮小车，可以在火星的表面漫游，因而叫做火星漫游者，价值2500万美元。它分析了火星岩石和土壤。照片证实了海盗号的结论，火星上曾发生过大洪水。
    1996年11月美国发射了“火星全球勘测者”，在绕火星的轨道上研究火星表面、大气和磁场的情况。它还向地球发射无线电波，经过火星大气后到达地球，由此了解火星大气的温度、引力和化学组成。 1999年1月3日，“火星极地着陆者”发射成功。然而，在飞行了11个月并登陆到火星上以后，就与地面失去了联系，宣告了这次航天活动的失败。此后发射的火星气候观测器也遭失败。2001年，美国又发射了“火星奥德赛”探测器，现已成功抵达火星并成功进入环火星轨道。
    欧洲空间局计划于2003年发射“火星快车”探测器考察火星，这标志着欧洲空间局在行星探测方面跨入了新纪元。它将由轨道器和着陆器组成。轨道器上有一个着陆器通信包用于支持国际上在2003年至2007年间开展的火星探测活动。

    火星(希腊语: 阿瑞斯)被称为战神。这或许是由于它鲜红的颜色而得来的；火星有时被称为“红色行生”。（趣记：在希腊人之前，古罗马人曾把火星作为农耕之神来供奉。而好侵略扩张的希腊人却把火星作为战争的象征）而“三月”的名字也是得自于火星。眼看去，火星是一颗引人注目的火红色星，它缓慢地穿行于众星之间，在地球上看，它时而顺行时而逆行，而且亮度也常有变化，最暗时视星等为+1.5，最亮时比天狼星还亮得多，达到-2.9。由于火星荧荧如火，亮度经常变化，位置也不固定，所以中国古代称火星为“荧惑”。