火星与太阳的距离为第4近，是太阳系中第7大行星。火星离太阳为227940000千米(1.52天文单位)。按离太阳由近而远的次序计为第四颗，比地球小，公转周期约687天，自转周期约24小时37分。火星被称为战神，这或许是由于它鲜红的颜色而得来的，所以火星有时被称为“红色行星”。（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）而月份三月的名字也是得自于火星。战神玛尔斯及火星符号火星古称荧惑，这是由于火星呈红色，荧光像火，在五行中象征着火，它的亮度常有变化；而且在天空中运动，有时从西向东，有时又从东向西，情况复杂，令人迷惑，所以我国古代叫它“荧惑”，有“荧荧火光，离离乱惑。”之意。
火星在史前时代就为人所知，人们认为他是太阳系中除地球之外人类最的住所。它也受到科幻小说家们的喜爱，但可惜的是那条著名的被罗威尔“看见”的“运河”以及其他一些什么的，都只是如《火星公主》中的Barsoomian公主们一样是虚构的。第一次对火星的探测是在1965年由水手4号飞行器而进行的。人们接连又作了几次尝试，包括1976年的两艘海盗号飞行器。此后，在1997年7月4日，火星探路者成功登上了火星，期间经历了20年之久的间隙。
火星的轨道为椭圆形，所以，它在接受太阳照射的地方，近日点和远日点之间的温差将近160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（开尔文，温度单位，即从绝对零度-273.16℃开始的摄氏度）（-55℃，-67℉），但却具有从冬天的140K（-133℃，-207℉）到夏日白天的将近300K（27℃，80℉）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。除地球外，火星是具有最多各种有趣地形的固态表面行星。它的地形尤为壮观：
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。
塔西斯地区：火星表面的一个巨大凸起，有大约4000千米宽，10千米高；火星上的水手谷是深2至7千米，长为4000千米的峡谷群。
海拉斯平原：处于火星的南半球，6000多米深，直径为2000千米的冲击环形山。
火星的表面还有很多年代已久环形山，当然也有一些形成不久的山谷、山脊、小山及平原。在火星的南半球，有着与月球上相似的曲形的环状高地。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太清楚，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。
火星的内部情况是先进分子表面情况的资料和大量数据来推断的。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。另外它与水星和月球似，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。再加之地面的轻微应力，造成了塔西斯凸起和巨大的火山。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，但它看起来就是从来没有任何板块运动。
另外，火星上也有过洪水，地面上也有一些小河道，由此十分清楚地为我们证明了火星也有很多地方受到过侵蚀。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，由于火星引力小，水蒸成气体，这些东西只存在很短的时间，而且据估计距今也有大约四十亿年了。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。所以，就算把它拉到与地球距太阳同等距离的位置，它表面的温度还是比地球冷得多。
火星上的大气非常稀薄，它的组成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%）而形成的。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，而在奥林匹斯山脉的顶端却只有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5℃的温度，比我们所知道的金星和地球要少得多。
火星的两极永久地被固态二氧化碳（干冰）所覆盖。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。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）。但是最近通过哈勃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。人们曾尝试着用海盗号去做实验来决定火星上是否有生命的存在，最终结果是否定的。
在1996年8月6日，戴维?朱开等人宣称，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。即使如此惊人的结论，也没使外星人存在这一结论成立。
火星“全球勘测员”在进入为星轨道的时候意外发现了火星的热带地区有很大一片引力微弱的地方。它们可能是早期外壳消失时遗留下来的。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。火星的表面呈锈红色，是科学家们从火星的土壤里得知的。火星曾经经历过水灾，可能就是因为这场洪水，而导致火星上的高级生命灭亡。所以在火星上遗留下一些低智能的生物，并没有高智能的生物。也就说，外星人是不存在的。
火星的地理
火星与地球的地形相似，有高山、平原和峡谷，正是因为这样，它才会有除了地球外是最好住所的美称。由于重力较小等因素，地形尺寸与地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有着强烈的对比：北方是被熔岩填平的低原，南方则是充满陨石坑的古老高地，而两者之间以明显的斜坡分隔；火山地形穿插其中，众多峡谷亦分布各地，南北极则有以干冰和水冰组成的极冠，风成沙丘亦广布整个星球。但随着卫星拍摄的越来越多，也发现了不少耐人寻味的地形景观。
火山
火星的火山和地球的不太一样。火星由于重力较小，因此山能长的很高，但是据悉明显的板块运动，使火山分布是以热点为主，不像地球有火环的构造。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原、埃律西姆地区和零星分布于南方高原上，例如希腊平原东北的泰瑞纳山（Tyrrhena Patera）。
在地形图中，火星西半球有一个巨大的凹凸，是一个非常醒目的特征，它就是塔尔西斯高原。它高约14公里，宽过6500公里，伴随着盛行火山作用的遗迹，包含五座大盾状火山，包括太阳系最高的奥林帕斯山，有21.287公里高，550公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山、帕弗尼斯山、阿尔西亚山和亚拔山，以体积和1600公里的直径来看是太阳系最大的山。在大火山之间亦散布着零星的小火山。在火星的另一端还有一个较小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山为主体，北南各有较矮的赫克提斯山和欧伯山。
峡谷
说起火星的峡谷，有很多人可能会认为是由水造成的，其实不只如此。因为除了水，还有由火山活动形成的。由水造成的又可能是洪水短时间冲刷成的、稳定的流水侵蚀成的、或由冰川侵蚀而成；而火山活动所喷发的熔岩流亦可造成熔岩渠道（Lava Channel）。另一个例子则是地壳张裂造成，如水手峡谷。
水与冰
由于火星的温度较低，水无法以液态而存在。以夜态而存在水只会出现在低海拔区，而且极为短暂。火星上的大部地区都是由冰而覆盖的，如两极冰冠就包含大量的冰。2007年三月，NASA就声称，南极冠的冰假如全部融化，可覆盖整个星球达11米深。另外，地下的水冰永冻土可由极区延伸至纬度约60°的地方。有推论说，火星上有更大量的水冻在厚厚的地下冰层（cryosphere），不过只有在火山活动时才有可能释放出来。史上最大的一次是在水手谷形成时，大量水释出，造成的洪水刻划出众多的河谷地形，流入克里斯平原。另一次较小但较近期的一次，是在五百万年前科伯洛斯槽沟（Cerberus Fossae）形成时，释出的水在埃律西姆平原（Elysium Planitia）形成冰海，至今仍能看见痕迹。
直接证明火星上有冰存在的是在2008年6月20日被凤凰号发现。凤凰号在火星上挖掘发现了八粒白色的物体，当时研究人员揣测这些物体不是盐(在火星有发现盐矿)就是冰，而四天后这些白粒就凭空消失，因此这些白粒一定升华了，盐不会有这种现象。从而证实了火星上冰的存在。在火星全球勘测者所照的高分辨率照片曾显示出有关液态水的历史。尽管有很多巨大的洪水道和具有树枝状支流的河道被发现，还是没发现更小尺度的洪水来源。推测这些可能已被风化侵蚀，表示这些河道是很古老的。火星全球勘测者高解析照片也发现数百个在陨石坑和峡谷边缘上的沟壑。它们趋向坐落于南方高原、面向赤道的陨石坑壁上。有些被侵蚀或被陨石坑覆盖的沟壑，人们推测它们比较年轻。
另外还有一个例子进行了说明。在短短6年间，这个沟壑又出现新的白色沉积物。NASA火星探测计划（Mars Exploration Program）的首席科学家麦克?梅尔（Michael Meyer）表示，只有含大量液态水才能形成这样的样貌。而水是出自降水、地下水或其他来源仍是一个疑问。不过也有人认为，可能是二氧化碳霜或是地表尘埃移除造成的。还有一个关于火星上曾存在液态水的证据，就是发现特定矿物，如赤铁矿和针铁矿，而这两种矿产都需要在有水的情况下才能形成的。在2008年7月31日，美国航空航天局科学家宣布，凤凰号火星探测器在火星上加热土壤样本时鉴别出有水蒸气产生，也有可能是太阳烤干了，因为火星离太阳近。不过确有这么多方面得出了火星上的确是有液态水存在的。