火星基本上是沙漠行星，地表沙丘、礫石遍布，沒有穩定的液態水體，以二氧化碳為主的大氣既稀薄又寒冷，沙塵懸浮其中，每年常有塵暴發生。與地球相比，地質活動不活躍，而另一個獨特的地形特征是南北半球的明顯差別南方是古老、充滿隕石坑的高地，北方則是較年輕的平原火星兩極皆有主要以水和冰組成的極冠，而且上面覆蓋的干冰會隨季節消長近距離約為5500萬公里，最遠距離則超過4億公里。
兩者之間的近距離接觸大約每15年出現一次。1988年火星和地球的距離曾經達到約5880萬公里，而在2018年兩者之間的距離將達到5760萬公里。但在2003年的8月27日火星與地球的距離僅為約5576萬公里，是6萬年來最近的一次。不過據天文學家推算，在從公元1600年到2400年這800年間，火星與地球的近距離只能排在第三位。
根據推算結果，到2366年9月2日，兩者之間的距離將為約5571萬公里。而到2287年8月28日，兩者將更為接近，距離為約5569萬公里。一般來說，火星和地球距離近的年份是最適合登陸火星和在地面對火星觀測的時機。火星在西方被稱為戰神，這或許是由于它鮮紅的顏色而得來的，所以火星有時被稱為“紅色行星”。
在希臘人之前，古埃及人曾把火星作為農耕之神來供奉。后來的古希臘人把火星作為戰神阿瑞斯，而古羅馬人繼承了希臘人的神話，將其稱為“戰神瑪爾斯”。北歐神話里，火星是戰神提爾。
而月份三月的名字也是得自于火星。火星在中國古稱“熒惑星”，這是由于火星呈紅色，熒光像火，在五行中象征著火它的亮度常有變化；而且在天空中運動，有時從西向東，有時又從東向西，情況復雜，令人迷惑，所以中國古代叫它“熒惑”，有“熒熒火光、離離亂惑”之意。
火星的大氣密度只有地球的大約1，非常干燥，溫度低，表面平均溫度零下55c，水和二氧化碳易凍結。在火星的早期，它與地球十分相似。像地球一樣，火星上幾乎所有的二氧化碳都被轉化為含碳的巖石。
但由于缺少地球的板塊運動，火星無法使二氧化碳再次循環到它的大氣中，從而無法產生意義重大的溫室效應。因此，即使把它拉到與地球距太陽同等距離的位置，火星表面的溫度仍比地球上的冷得多。火星的那層薄薄的大氣主要是由遺留下的二氧化碳953加上氮氣27、氬氣16和微量的氧氣015和水汽003組成的。
火星表面的平均大氣壓強僅為大約7毫巴比地球上的1還小，但它隨著高度的變化而變化，在盆地的最深處可高達9毫巴，而在奧林帕斯山脈的頂端卻只有1毫巴。但是它也足以支持偶爾整月席卷整顆行星的颶風和大風暴。火星那層薄薄的大氣層雖然也能制造溫室效應，但那些僅能提高其表面5c的溫度，比我們所知道的金星和地球的少得多。
火星的兩極永久地被固態二氧化碳干冰覆蓋著。這個冰罩的結構是層疊式的，它是由冰層與變化著的二氧化碳層輪流疊加而成。在北部的夏天，二氧化碳完全升華，留下剩余的冰水層。由于南部的二氧化碳從沒有完全消失過，所以我們無法知道在南部的冰層下是否也存在著冰水層。
這種現象的原因還不知道，但或許是由于火星赤道面與其運行軌道之間的夾角的長期變化引起氣候的變化造成的。或許在火星表面下較深處也有水存在。這種因季節變化而產生的兩極覆蓋層的變化使火星的氣壓改變了25左右。但是通過哈勃望遠鏡的觀察卻表明海盜號當時勘測時的環境并非是典型的情況。火星的大氣似乎比海盜號勘測出的更冷、更干。
火星的軌道是橢圓形。因此，在接受太陽照射的地方，近日點和遠日點之間的溫差將近160攝氏度。這對火星的氣候產生巨大的影響。火星上的平均溫度大約為218k，但卻具有從冬天的140k到夏日白天的將近300k的跨度。盡管火星比地球小得多，但它的表面積卻相當于地球表面的陸地面積。
火星是太陽系除地球之外，最有可能擁有生命的星球。于是，我們地球上的天文學家們，也是努力想要在火星上尋找到生命的痕跡。可是不管我們怎么努力。火星似乎都沒有給我們一個滿意的答案。
有人說，火星雖然現在沒有生命的跡象，可在遙遠的過去，或許有著生命的跡象。畢竟，人類的火星探測器在火星上看到了很多象江河流一樣干涸的河床。雖然在這些河床上面看不到一滴水。可是如果這些象河床一樣的東西，真的是火星遙遠過去的河流的話，那火星上面可能曾經出現過生命。