人類對於火星的探測興趣很濃厚，一方面火星是人類目前可探測的近距離行星之一，大約40億年以前，火星與地球氣候相似，也有河流、湖泊甚至可能還有海洋，未知的原因使得火星變成今天這個模樣。探索使火星的氣候變化的原因， 對保護地球的氣候條件具有重大意義；另一方面火星或許是未來可供人類移居的星球。
前蘇聯是探測火星的先驅。但是從1960年起到2011年（算上俄羅斯）總共向火星發射了20個探測器，無一成功。其中，還值得一說的是2011年11月9日俄羅斯“天頂號”運載火箭搭載著俄羅斯“福布斯-土壤”探測器發射升空，但沒能成功入軌，而中國的首個火星探測器“螢火一號”也搭載在其內部不幸失利。歐空局”火星快車”取得部分成功，值得注意的是2014年9月24日，曼加里安號火星探測器成功進入繞火星運行的軌道，印度成為第一個完成火星探測的亞洲國家。
美國在火星探測方面遙遙領先，以下為大家介紹一下。
水手4號
水手4號（Mariner 4）是人類第一個成功飛越火星的探測器，1964年11月28日發射，經過7.5個月航程後，於1965年7月14日-7月15日飛越火星。水手4號的所有實驗幾乎都獲得了成功，它從距離火星1萬公里處拍攝了21幅照片，傳回了共計5.2MB數據——只不過相當於現在一首5分鐘的mp3格式的歌曲。它傳回了第一張火星表面的照片。照片顯示了類似月球的隕石坑地貌——不過在後來的任務中發現這是火星的古老地貌，在火星上卻並不是典型的。此次任務中估計表面大氣壓為4.1至7.0毫巴（410~700帕斯卡），白天氣溫攝氏-100度，沒有偵測到磁場，可以說是個相當嚴酷的環境。水手4號的發現給盛極一時的火星人主題科幻小說沉重的打擊。此後水手6號和水手7號也再次證實火星沒有運河沒有水，十分荒涼。
水手6號和水手7號
美國所發射的“水手6號”和“水手7號”探測器是人類首次同時派兩艘飛船去探測火星。“水手6號”和“水手7號”探測器環繞這顆行星的赤道和南極地區運行，拍下了多張照片，並對火星上的大氣及其表面進行了分析。
水手9號
水手9號（Mariner 9）於1971年5月30日發射， 1972年1月3日成功進入環繞火星的軌道，成為第一個環繞火星飛行的人造衛星，其近火點為1390千米，遠火點為17920千米，運行週期為12小時34分鐘。“水手9號”成功拍攝了火星全貌，發回7329張照片，確認火星上並不存在運河，火星的一個半球上有許多環行山，外貌很象月球，另一個半球則比較平坦。它發現了火星上具有火山及峽谷，其中包括一條4800公里長的大峽谷，後來該峽谷就被命名為“水手谷”。1972年10月27日，水手9號耗盡能源而墜入火星大氣中。
海盜1號、2號
這是一堆孿生兄弟，又稱維京號結構完全一樣。海盜1號於1975年8月20發射升空，1976年6月19日進入火星的軌道， 1976年7月20日著陸器在Chryse平原軟著陸著陸成功。海盜2號於1975年9月9日發射，於1976年8月7日進入火星軌道，並且相當任性地在1976年9月3日在烏托邦平原成功著陸。它們證實了火星是一個荒涼的世界，有大峽谷、 山脈以及蜿蜒曲折、外貌酷似河床的結構物，雖有環形山，但比月面上要少得多。火星表面大氣極其稀薄，地表大氣壓僅相當於地球上海拔3萬米高度處的大氣壓，一旦有液態水存在，就會立即蒸發光。科學家根據傳回的資料分析火星表面的水很可能與固態二氧化碳一樣，被凍結在南北兩極的極冠中。海盜2號還意外地監測到一次火星地震。
火星全球勘測者
1997年9月11日，美國火星全球勘測者探測器進入高度378公里週期為117.65分鐘的環火星軌道。火星全球勘測者探測器質量為1031千克，載有7臺儀器。它是美國火星生命計劃的一部分，主要任務是拍攝火星表面的高分辨率圖像，研究火星的地貌和重力場探測火星的天氣和氣候，分析火星表面和大氣的組成，巧妙的軌道設計可以確保它觀測範圍覆蓋火星全球。它發現了火星地殼有更為廣泛的分層現象；火星上有海洋的遺蹟；揭開了著名的火星“人臉”只不過是一座小山的謎團。
火星探路者
火星探路者（Mars Pathfinder， MPF）是美國國家航空航天局的1996年火星探測計劃，於1997年07月04日在火星表面著陸。它攜帶的索傑納號（Sojourner）火星車，是人類送往火星的第一部火星車，大小和微波爐差不多。該計劃從提出到發射僅用了3年零2個月，費用不到1.5億美元，不得不說是個奇蹟。這輛小車可以在地球研究人員控制下在著陸器周圍200多米半徑範圍內移動，不過速度只有1釐米/秒。它對火星上的岩石和土壤進行探測和分析；使人類對火星氣候有了更深入的瞭解；證實了“海盜”號飛船21年前的發現即幾十億年前火星阿瑞斯平原曾發生過特大洪水。
火星勘測軌道飛行器
火星勘測軌道飛行器（Mars Reconnaissance Orbiter， MRO）是史上最成功的火星探測器之一，2005年8月12日發射，其主要目的是尋找火星上是否有水存在的證據，並且收集火星大氣與地理的特徵，可以說是專門為破解火星生命之謎而設計的。它搭載著高分辨率成像科學設備HiRISE、火星專用小型偵察影像頻譜儀CRISM、淺地層雷達Shallow Subsurface Radar、火星氣候探測器MCS 等設備，以前所未有的分辨率對火星這顆紅色行星進行詳細考察，好比是把一個高清攝像頭安裝在別人家門口。它發現北極冰蓋體積相當於格林蘭島30%大小；發現了5個存在水冰的位置；發現火星上分佈著廣泛的氯化物；最最重要的發現是，2011年8月4日，NASA宣佈MRO偵察到火星在溫暖的月份裡，其表面似乎存在流動的液態水。
奧德賽”火星探測器
“奧德賽”(Odyssey)是繼“火星氣候衛星”和“火星極地著陸者”之後的第三個宇宙探測器，前兩個都沒能按預定計劃完成探測任務。
“ 奧德賽”是根據美國未來學家、科幻小說大師克拉克的小說《2001：太空奧德賽》命名的，大小與一輛型轎車相仿。克拉克曾經成功地預測了人類的許多科學技術成就，如用衛星進行通信等。
儘管此前的火星探測工作為科學家提供了大量信息，但科學家尚未完全弄清火星到底由什麼構成。所以，“奧德賽”探測器攜帶了3臺科學儀器，包括一個熱散發成像系統，一個伽瑪射線光譜儀和一個火星輻射環境試驗器，科學家將通過它們瞭解火星表層的構成和它的輻射環境。
機遇號和勇氣號火星車
又是一對傑出的雙子星，名字都是美國亞利桑那州的9歲女孩索菲·科利斯起的。機遇號於2004年1月25日登陸，勇氣號於2004年1月3日登陸。哥兒倆都是長1.6米、寬2.3米、高1.5米，約180公斤重。它們都是人類行星探測史上的奇蹟，原來計劃工作90個火星日，結果勇氣號工作了7年，機遇號已經服役超過11年，在火星上跑出了馬拉松的路程，至今仍然很健康。它們在火星表面自由行走，有著許多新發現，那是幾天都講不完。如發現部分火星表面上灑落著赤鐵礦球體、火星子午線平原上富含硫酸鹽的突起物、被稱為“藍莓”的沙質表面上小球體、發現巨大地下水層，甚至還找到了一塊隕石。
好奇號火星車
好奇（Curiosity）號火星探測器是美國第七個火星著陸探測器，第四臺火星車，也是第一輛採用核動力驅動的火星車，其使命是探尋火星上的生命元素，項目總投資達到了25億美元，於2012年8月6日抵達火星。好奇號長3.0米、寬2.8米、高2.1米、臂展2.1米，重量達到了近3900公斤。它攜帶有桅杆相機MastCam、火星樣本分析儀SAM、化學與礦物學分析儀CheMin、化學與攝像機儀器ChemCam、阿爾法粒子X射線分光計APXS、中子反照率動態探測器DAN、輻射評估探測器RAD等主要設備。好奇號將其登陸火星後獲得的第一鏟細粒土壤加熱到835攝氏度的高溫，結果分解出水、二氧化碳以及含硫化合物等物質，其中水的質量約佔2%。