1877年8月發生了數十年難逢的火星大沖，美國天文學家霍爾藉此良機，發現了火星的兩顆衛星。由於火星是希臘神話中的戰神，於是將這兩個衛星取名為福波斯（火衛一）和德莫斯（火衛二）。他們是戰神的兒子，在天上駕駛著戰神的戰車。
火衛一
火衛一離火星中心9370千米，公轉週期為7小時59分，比火星自轉快得多，所以從火星上看來，它是西升東落的。火衛二離火星23500千米，週期30小時18分，它們的形狀都很不規則，火衛一的大小為13.5千米×10.8千米×9.4千米，質量估計為 1.38×10^14千克。表面參差不平，佈滿了大大小小的隕石坑，火衛一上甚至有一直徑達8千米的環形山和環形山組成的山鏈，還有最深達 500米的溝紋。它們的軌道並不穩定，火衛一有加速現象，軌道不斷降低，而火衛二卻在慢慢遠離火星。
1971年水手9號探測器到達火星，在火星沙暴過後，對火衛一和火衛二進行了拍攝。並由1977年的“海盜1號”、1988年的“火衛一號”進行觀測。它們的樣子活像兩個“病態的馬鈴薯”，表面佈滿了隕星坑，反照率很低。‘
火衛一的環繞運動半徑小於同步運行軌道半徑，因此它的運行速度快，通常每天有兩次西升東落的過程。由於它離火星表面過近，以至於從火星表面的任何角度都無法在地平線上看到它。 據推斷，由於它的運行軌道小於同步運行的軌道，所以潮汐力正不斷地使它的軌道越變越小（最近的統計數字表明，它正以每世紀1.8米的速度在減小）。所以，據估計大約5000萬年後，火衛一不是撞向火星，便是分解而成為光環。（這同月亮的升力的反作用力的作用效果相似。）
火衛一
火衛二的軌道接近圓形，並且接近火星的赤道平面。火衛二，火星較外側的衛星，可能是小行星受到木星的攝動進入可以被火星捕獲的軌道，但是這種假說依然有著爭議和受到反對，火衛一和火衛二的軌道都幾乎是圓形而且鄰近火星的赤道平面，補獲說需要一種機制才能將最初是高扁心率的軌道變成圓形，和調整其傾斜度進入赤道平面最有可能的是大氣阻力和引潮力，然而目前並不清楚需要多久的時間才能讓火衛二發生這樣的改變。
火衛二
火星尚可以規律的看見火衛二規則的從太陽前方通過。但它因為太小而不會造成日全食，只會是出現一顆穿越太陽表面的小黑點。它的角直徑僅是從地球上看到金星凌日時，金星視直徑的2.5倍。在2004年3月4日，火星漫遊車機會號拍攝到火衛二凌日的影像；2004年3月13日，勇氣號也拍攝到另一次凌日。
火衛二和火衛一可能是由於小行星的擾動與木星的作用才使它們圍著火星運動的。到目前為止，還沒有一個完整的、令人滿意的理論來解釋火衛二和火衛一為什麼會繞著火星旋轉。
火衛二