火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、砾石遍布且没有稳定的液态水体（2015年9月28日，美国宇航局公布火星上有少量的水）。二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。火星两极皆有水冰与干冰组成的极冠会随着季节消长。火星的大气密度只有地球的大约1%，非常干燥，温度低，表面平均温度零下55℃，水和二氧化碳易冻结。火星的那层薄薄的大气主要是由遗留下的二氧化碳（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。