上图是美国hfinder计画于1997年7月4日抵达火星后，所拍摄的火星环境360度照片。下方的部份为hfinder的火星基地，而前方有两个山峰相依在一起。由图中可以看出火星的地表被褐色的沙所覆盖，还有许多石头散落在地表上。火星的照片有一个特点，那就是看起来地平面很近。这是由于火星很小的关系，曲率比较大，所以地平面很快就消失在眼前，产生这样的效果。
火山
火星的火山和地球的不太一样，除了重力较小使山能长的很高之外，缺乏明显的板块运动，使火山分布是以热点为主，不像地球有火环的构造。火星的火山主要分布于塔尔西斯高原（te）、埃律西姆地区和零星分布于南方高原上，例如希腊平原东北的泰瑞纳山（tyrrera）。
在西半球的塔尔西斯高原高约14公里，伴随着盛行火山作用的遗迹，其中五座大火山皆为盾状火山，包括太阳系最高的奥林帕斯山，有21.287公里高，550公里宽。其他四座包括艾斯克雷尔斯山（aonononera）──以体积和1600公里的直径来看是太阳系最大的山。在大火山之间亦散布著零星的小火山。
在火星的另一端还有一个较小的火山群，以14.127公里高的埃律西姆山（elyonateholus）。
峡谷、河谷
在塔尔西斯高地东部有太阳系内最大的峡谷地貌：水手谷
（vallearineris）是一个4000公里长7公里深、复杂的大峡谷，是塔尔西斯高原形成时地壳张裂而形成。西起诺克提斯迷宫（noctiia）。而克里斯低原更有数条峡谷（或河谷）“流入”，如卡塞峡谷（kaseivalles），而各峡谷末端常有泪珠状“岛屿”——也就是水流侵蚀的地形。
北方低原
vaasboreals就是北方大平原的意思，其中还包含许多小平原，而有些几乎成圆形，如伊希地平原（iia），而被认为是陨石撞击的痕迹，因此也有整个北方平原是一个大撞击所产生的说法。
南方高原
南方高原上有大量的陨石坑。希腊平原（ia）最大，它被浅色砂子所覆盖，位在东南半球。第二大的陨石坑为阿尔及尔平原（argyreia）则位于水手谷尾端南方。
两极地区
火星的两极包含冰状水和二氧化碳极冠。
地质结构
据推测，火星中心有个以铁为主要成份的核，并含有硫、镁等轻元素，火星的核所占比例，应较地球小.核的外层则厚厚地包覆著一层富含氧化镁的矽酸盐地函，表面为岩质的地壳.火星的密度为类地行星中最低的，仅3.93g/cc.
分层结构
科学家对于火星分层推断，无法像地球一样是以震波推测，而主要是依据既有经验和火星密度来推测，分为三层：地核、地函、地壳。
地质年代
科学家对于火星地表年龄的判断不像在地球那样，因为目前只能靠探测照片推定而非实地考察，因此科学家提出一个方法：依照一地的陨石坑密度来估算地表年龄，例如
*一地陨石坑密布、甚至相邻相叠，此地可能老于35亿年，包括约41亿至38亿年前的后期重轰炸期（late）。
*若一地陨石坑散布、较疏，则年龄可能约30亿至10亿年。
*若一地很少或没有陨石坑，则年龄可能小于5亿年。
举例来说，月球高地陨石坑普遍密布，可以推断她地表年代久远（44亿至38亿年前）；而反观月海，陨石坑小而稀，因此较年轻（38亿至32亿年前）。而火星南方高地因陨石坑密布，故较古老；而平坦的北方低原则较年轻。依照这个方法，科学家把火星地质年代分为三个阶段：
*诺亚纪（noachianera），从46亿年前到35亿年前（加减一亿年），再细分为早（early、）中（e）诺亚纪。这时期火山活动旺盛，陨石撞击频繁，大气层较厚（至少早期是如此），也可能更温暖，而水分多，可能存在湖泊甚至海洋，侵蚀旺盛，形成河谷，水流也带来沉积物沉积。此时期是由南半球的古老诺亚高原（noacerra）命名。
*赫斯伯利亚纪（hesperianera），从35亿年前到25亿或20亿年前，再细分为早、晚赫斯伯利亚纪。此时期是一个转换到现在的过度期，大量的水开始渗入地底冻结，由于水的减少，侵蚀搬运减少，虽然有时会有地下水层爆发造成地方性的崩塌、洪水。地质作用减少。此时期是依据一个南半球中年的赫斯伯利亚高原命名。
*亚马逊纪（amazonianera），从25亿或20亿年前到现在，再细分为早、中、晚亚马逊纪。此时期与现在类似，干、冷，地质作用和陨石撞击更少，而不时有些许水份自岩石溢出至大气或地表，形成溪壑。此时期是依北半球的一个年轻、被熔岩填平的亚马逊平原来命名。
大气环境
火星大气层很薄，表面平均气压是只有7.5毫巴（约为地球的0.75％）。成分为95％的二氧化碳，3％的氮气，1.6％氢气，很少的氧气、水汽、一氧化碳、氖、氪和氙等，亦充满著很多尘埃。地表温度白天可达28c，夜晚可低至-132c，平均-57c。虽然二氧化碳量是地球之数倍，但因缺乏水汽，所以温室效应只有10c，比