Excepto por la Tierra,  Marte tiene el terreno más variado e interesante de todos los planetas terrestres, en ocasiones hasta extreemos expectaculares:
       - Olympus Mons: la montaña más alta del sistema solar, alcanza 24 km (78,000 ft.) sobre la llanura local. Su base tiene más de 500 km de diámetro y esta rodeado por un acantilado de 6 km (20,000 ft) de altura (derecha).
       - Tharsis: una gran prominencia en la superficie marciana que abarca 4000 km de diámetro y 10 km de altura.
       - Valles Marineris: Un sistema de cañones de 4000 km de largo y de 2 a 7 km de profundidad  (canecera de página);
       - Hellas Planitia: Un crater de impacto en el hemisferio sur de 6 km de profundidad y 2000 km de diámetro.
La mayoría de la superficie marciana es muy antigua y craterizada, pero también se encuentran rasgos mucho más jovenes como valles de fractura, crestas, colinas y planicies.

El hemisferio sur de Marte muestra un predominio de terreno sobreelevado antiguo con cráteres similar al de la Luna. En contraste, la mayor parte del hemisferio norte consiste en llanura mucho más jóvenes, con menores elevaciones y con una historia más compleja. Parece haber una brusca elevación de varios km en el límite. Las razones de esta dicotomía global son desconocidas (se ha especulado que sería debida a un gran impacto poco después de la acrección de Marte). La sonda Mars Global Surveyor ha producido un llamativo mapa 3D de Marte que muestra claramente estas características.

Casquete Polar del Polo Sur
Esta imagen muestra el casquete polar del polo sur de Marte tal como aparece cuando su tamaño es menor, unos 400 kilómetros (249 millas). Esta compuesto principalmente por dióxido de carbono congelado. Este casquete de dióxido de carbono nunca se funde completamente. El hielo tiene un color rojizo debido al polvo que se ha incorporado al polvo que se ha incorporado al casquete.

   En los inicios de su historia Marte era muy parecido a la Tierra. Al igual que en la Tierra la mayoría de su dióxido de carbono se utilizó en formar carbonatos en las rocas. Pero al carecer de una tectónica de placas, Marte es incapaz de reciclar hacia la atmósfera nada de este dióxido de carbono y así no puede mantener un efecto invernadero significativo. Por lo tanto la superficie de Marte es más fría de lo que sería la de la Tierra a esa distancia del Sol.

   Marte tiene una tenue atmósfera compuesta, fundamentalmente, de un pequeño residuo de dióxido de carbono (95.3%) además de nitrógeno (2.7%), argón (1.6%) y trazas de oxígeno (0.15%) y agua (0.03%). La presión media en la superficie es sólo de unos 7 milibares (menos del 1% de la terrestre), pero varía bastante con la altitud desde casi  9 milibares en las depresiones más profundas hasta 1 milibar en la cima del Olympus Mons. No obstante, es lo bastante densa como para albergar vientos muy fuertes y grandes tormentas de polvo que, en ocasiones, pueden abarcar el planeta entero durante meses. La débil atmósfera marciana produce un  efecto invernadero pero sólo el suficiente para aumentar la temperatura superficial unos 5 grados (K); mucho menos que lo observado en Venus y en la Tierra.

Marte tiene casquetes polares permanentes en ambos polos, compuestos en gran medida de dióxido de carbono sólido ("hielo seco"). Los casquetes polares muestran una estructura estratificada con capas alternantes de hielo y distintas cantidades de polvo oscuro. En el verano septentrional el dióxido de carbono se sublima  por completo, dejando una capa residual de hielo de agua. Se desconoce si existe una capa similar de hielo de agua bajo el casquete polar sur (izquierda) dado que la capa de dióxido de carbono nunca desaparece por completo. No se sabe a ciencia cierta el mecanismo causante de la estratificación pero puede ser debida a cambios climáticos relacionados con variaciones a largo plazo de la inclinación del ecuador marciano respecto al plano de la órbita. También podría haber agua oculta bajo la superficie a menores latitudes. Los cambios estacionales en los casquetes producen cambios en la presión atmósférica global de alrededor de un  25% (medidos en los lugares de aterrizaje de los Viking).

Recientes observaciones con el Telescopio Espacial Hubble (derecha) han revelado que las condiciones durante las misiones Viking pueden no haber sido las típicas. Parece que la atmósfera de Marte es más fría y más seca que lo medido por las sondas Viking. ( más detalles desde el STScI)

Un pequeño número de meteoritos (los denominados SNC) se cree que son originarios de Marte.

En el 6 de Agosto de 1996, David McKay et al anunciaron la primera identificación de compuestos orgánicos en un meteorito marciano. Los autores han sugerido, además, que estos compuestos, unidos a otros rasgos mineralógicos observados en la roca, pueden ser la prueba de la existencia de microorganismos marcianos arcaicos. (izquierda)
    Con todo lo excitante que pueda parecer, es importante recalcar que, si bien la evidencia mostrada es sólida, de ninguna manera establece la existencia de vida extraterrestre. También ha habido varios estudios contradictorios desde el anuncio inicial. Recuerde, "las afirmaciones extraordinarias requieren pruebas extraordinarias." Aún habrán de realizarse muchos estudios antes de que podamos confiar plenamente en esta afirmación extraordinaria.