Die Oberfläche des Mars wurde durch Wasser (fluviatil), Eis und Gletscher (glazial) und Wind (aeolische Prozesse) unterschiedlicher Intensität und Dauer geformt und überprägt. Verzweigte Talsysteme erstrecken sich über weite Gebiete und zeugen von einem Wasserkreislauf auf dem Mars. Eines der bekanntesten Talsysteme ist Ma’adim Vallis, das in den Einschlagskrater Gusev entwässerte, in dem der Marsrover Spirit nach Spuren von Wasser suchte. Neben fließenden Gewässern gab es aber auch Kraterseen, die mit Wasser gefüllt waren. Sie werden heute Paläoseen genannt und gehen oft mit Deltas, charakteristischen Mineralablagerungen und Ein- bzw. Ausflussrinnen einher. Eine kurzzeitige Mobilisierung von Wasser in jüngerer Vergangenheit in Verbindung mit Schlamm- oder Schuttströmen könnte die charakteristischen Erosionsrinnen verursacht haben, die an vielen Kraterhängen zu finden sind.

Nordpolkappe im Sommer, aufgenommen von Mars Global Surveyor. (© NASA/JPL/MSSS)Nordpolkappe im Sommer, aufgenommen von Mars Global Surveyor. (© NASA/JPL/MSSS)Spuren von glazialen Prozessen, die bis in die jüngste Vergangenheit des Mars reichen, sind an vielen Stellen der Marsoberfläche zu beobachten. Zum Beispiel findet man an den nordwestlichen Hängen der großen Tharsis-Vulkane Fließstrukturen, die an schuttbedeckte Blockgletscher erinnern, wie sie in Gebirgen und polaren Regionen der Erde beobachtet werden. Sie werden als Überreste von Gletschern auf dem Mars interpretiert. Viele Oberflächenphänomene vor allem in den mittleren und höheren geographischen Breiten ähneln periglazialen Strukturen in Dauerfrostgebieten auf der Erde. Tatsächlich wurde an einigen Stellen Eis in geringer Tiefe nachgewiesen. Auch Radarmessungen haben ergeben, dass der Mars über ein beträchtliches Vorkommen an Bodeneis verfügt. Die wohl eindrucksvollsten Eisformationen auf dem Mars sind die beiden Polkappen, die je nach Jahreszeit aus einer Mischung aus Wasser- und/oder Kohlendioxideis bestehen.

Weitverbreitete dunkle Dünen zeugen von der Aktivität des Windes auf dem Mars, die früher einmal, als die Atmosphäre noch dichter war, von viel intensiverer Wirkung war als heute. Vergleichsweise riesige Dünenfelder kann man vor allem im Inneren von Einschlagskratern finden. Anders als auf der Erde bestehen diese Dünensande aber nicht aus hellem Quarzsand, sondern aus dunkler vulkanischer Asche, die vor etwa drei bis vier Milliarden Jahren abgelagert worden war. Auch gibt es ganze Regionen, die von stromlinienförmigen Rücken, sogenannten Jardangs, übersät sind, die ähnlich einem Sandstrahlgebläse durch die stete Aktivität des Windes aus der Landschaft geschmirgelt wurden. Heute zeigt sich die Windaktivität vor allem eindrucksvoll in Form von großen Staubstürmen und kleineren Windhosen, sogenannten „Staubteufeln“, die sich mit hoher Geschwindigkeit über die Marsoberfläche bewegen.

Wenngleich man heute mit den Untersuchungen von inzwischen sieben erfolgreich auf dem Planeten gelandeten Sonden keine Lebensformen, ja nicht einmal organische Substanzen auf dem Mars finden konnte, so ist der Rote Planet nach wie vor das wichtigste langfristige Ziel der internationalen Raumfahrt im Hinblick auf die Suche nach existierendem oder ausgestorbenem Leben auf einem anderen Himmelskörper des Sonnensystems. Die Mission Mars Science Laboratory mit dem Rover Curiosity ist am 6. August 2012 im Krater Gale gelandet und sucht in einer mächtigen Sedimentschicht nach Spuren längst vergangener möglicher Lebensräume (Habitate). Curiosity kann zwar die Bausteine des Lebens, nämlich Kohlenstoffverbindungen, identifizieren, aber keine Lebensspuren. Diese Aufgabe soll ab 2022 die ESA-Mission ExoMars erfüllen. Ein Gefährt mit dem Namen Rosalind Franklin wird erstmalig in der Lage sein, bis zu zwei Meter tief in den Marsboden zu bohren. Falls es jemals Leben auf dem Planeten gegeben hat, so ist es viel wahrscheinlicher, Spuren davon unterhalb der Oberfläche zu finden, wo es vor der Zersetzung durch schädliche UV-Strahlung geschützt gewesen wäre.

Im Juli 2020 schickt die NASA die Mission Mars 2020 mit dem Rover Perseverance zum Mars. Die Landung im Krater Jezero für den Februar 2021 vorgesehen. Dort soll der Rover nach Spuren von Leben suchen und Bodenproben sammeln, die mit späteren Missionen zur Erde gebracht werden können.