火星與地球一樣擁有多樣的地形，有高山、平原和峽谷，火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布。由于重力較小等因素，地形尺寸與地球相比亦有不同的地方。南北半球的地形有著強烈的對比：北方是被熔巖填平的低原，南方則是充滿隕石坑的古老高地，而兩者之間以明顯的斜坡分隔；火山地形穿插其中，眾多峽谷亦分布各地，南北極則有以干冰和水冰組成的極冠，風成沙丘亦廣布整個星球。而隨著衛星拍攝的越來越多，更發現很多耐人尋味的地形景觀。

  火星上最引人注目的地形特征是干涸的河床。它們多達數千條，長從數百千米到1000千米以上，寬也可達幾千米到幾十千米，蜿蜒曲折，極為壯觀。它們主要集中在火星的赤道區域或附近。河床的存在使科學家們認為，干燥異常的火星曾經有過大量的水。

  由美國宇航局(NASA)火星勘測軌道飛行器拍攝的火星表面部分顯示，在Hellas撞擊盆地的懸崖上，有很多從1米到10米寬的通道。這張照片攝于2011年1月14日，美國宇航局于2011年3月9日發布。在最新發布的論文中，科學家們首次發現，在火星夏季的幾個月里，咸水可能會在火星表面流動。研究人員發現，只有在這種情況下才能在火星赤道地區形成鹽水的類似結構，切割出狹窄的河道以供水流入懸崖壁。

  由美國宇航局、噴氣推進實驗室(JPL)和亞利桑那大學聯合拍攝的圖像中，在火星上發現了長達100米的黑暗、狹窄條紋，這些條紋應該是近期流動的水造成的。科學家們已經發現了首批證據，表明在火星夏季的幾個月里，咸水可能會在火星表面流動。　

　在美國宇航局、噴氣推進實驗室(JPL)和亞利桑那大學共同拍攝的火星加尼隕石坑的墻壁圖像，出現了一種叫做“反復出現斜坡”的深色條紋。科學家們已經發現了首批證據，表明在火星夏季的幾個月里，咸水可能會在火星表面流動。　

　

2015年1月5日，美國宇航局火星探測軌道器上的高分辨率成像科學實驗(HiRISE)照相機拍攝到的照片，顯示火星表面上的圓形凹陷。火星探測軌道器2006年3月開始圍繞火星運轉，并于2015年2月7日完成了其圍繞火星軌道的第40000圈繞轉。　

 

　2013年5月19日，美國宇航局火星探測車“好奇號”在火星Cumberland目標巖石Cumberland上鉆出孔洞。好奇號探測器已經在一個古老的巖石樣本中發現了含碳化合物，科學家們稱，這是首次在地球臨近行星表面發現有機物。

  2014年7月29日，美國宇航局發送給路透社的照片中顯示出“機遇號”火星探測器的身影。機遇號已經創造了新的外太空行走紀錄，在火星表面上行駛超過40公里，超過了1973年由俄羅斯月球探測器保持的紀錄。　

  2013年1月15日，美國宇航局“好奇號”火星探測器右臂照相機(Mastcam)拍攝的這張照片顯示，火星表面的粗糙球形特征，這一區域被稱為“黃刀灣”(Yellowknife Bay)。這些地貌特性被解釋為混凝土，暗示它們是在沉積物經過孔隙在水中形成的。以前在火星上的其他巖石上，也發現了球形混凝土。　　

　2013年1月15日，美國宇航局“好奇號”火星探測器右臂照相機(Mastcam)拍攝的照片，顯示火星表面的傾斜分層，它們是被稱為“沙勒”(Shaler)的露出地表巖層，只有零點幾米大小。

  2013年1月15日，美國宇航局“好奇號”火星探測器在蓋爾隕石坑內的火星表面探查，它駛向一塊扁平的巖石，上面有蒼白的紋理，這可能為這顆行星上的潮濕歷史提供線索。如果好奇號在未來幾天里繼續前進，它將成為火星科學實驗室(Mars Science Laboratory)任務中第一個被鉆探的樣本。

　　

  在美國宇航局火星探測軌道器上的高分辨率成像科學實驗(HiRISE)照相機2013年6月27日拍攝的照片中，美國宇航局“好奇號”火星探測器似乎成了藍色的圓點。從著陸地點“布拉德伯里著陸場”(Bradbury Landing)，好奇號的足跡清晰可見。兩個明亮的、相對呈現藍色的斑點被深色的斑塊所包圍，那里是火星科學實驗室的著陸噴氣在著陸地點清除紅色的表面灰塵。　　

  2012年9月2日，美國宇航局“好奇號”火星探測器拍攝的照片，在火星表面發現名為“連接”的巖石。這塊圓的礫石碎片有幾厘米長，其地質特征與沉積礫巖相同，后者是由沉積水形成的巖石構成許多較小的圓形巖石。科學家增強了這個版本的顏色，以顯示火星上的場景，因為它將出現在我們地球上的照明條件下，這有助于分析火星地形。