想在星空中找到火星通常是很容易的，因为夜晚的星星大多是发白光的，而火星却是红色的。在“海盗号”宇宙飞船登陆车1976年发回的照片中，火星上的环境看起来有点像美国亚利桑那州：地面遍布岩石，巨石高耸，沙丘连绵，平顶高地与橙红色的天空相接。即使是在夏日的清晨，水雾和二氧化碳“雪”也可以将红色的岩石装扮得银装素裹。火星上的土壤中含有大量的氧化铁矿物，这些物质反射太阳光中橙红色的部分，所以火星看起来是红色的。
也就是说，火星的土壤中含有大量的铁锈。观察一下生锈的铁锅，火星就是这个颜色了！风把尘土散播开来，为火星表面原本暗灰色的火山岩盖上一层铁锈。沙尘暴会把更多的土扬到空中。有时沙尘暴肆虐，整个星球笼罩在弥漫的红色沙尘中。即使没有风，空气中仍然有红色尘土漂浮，将天空染成粉色。这颗红色的行星与我们居住的地球还有很多不同之处。它比地球小很多，大概只有地球的一半大。由于火星质量小，它的重力也小，大约只有地球上的1/3，也就是说，一个60千克重的人到了火星上就只有20千克重了。
火星的空气非常稀薄，密度只有地球上空气的1%。我们地球上的空气主要由氧气和氮气组成，火星大气的主要成分则是二氧化碳。和地球一样，火星上也有季节变化。在冬季的夜晚，最低气温可以达到-140摄氏度；而在夏日的午后，最高气温可达20摄氏度。在寒冷的冬日清晨，二氧化碳气体会在空气中凝固，形成浓重的冰雾。地球上有大峡谷，火星上也有峡谷（“水手号”宇宙飞船发现的火星峡谷），这是太阳系最大的峡谷了，延伸了3000多千米（如果这条大峡谷是位于美国境内的，那么它足可以横穿美国大陆，从太平洋直通大西洋）。如果向峡谷里扔块石子，石子将会坠落4-6千米。地球上有珠穆朗玛峰，火星上有奥林匹斯山，其海拔近24000米。这座壮观的火山的高度约为珠穆朗玛峰的3倍，山峰的巨大基部可以覆盖整个密苏里州。
尽管今天的火星上的景象看起来与地球截然不同，但它曾经是太阳系中与地球环境最接近的行星。从图片上可以看到火星表面纵横交错的干枯河床，所以天文学家认为在这个荒凉沙漠星球上曾经有过河流，河水冲刷地面，形成了今天图片上看到的沟槽。水在火星表面流淌了很久，也许是20亿年，然后慢慢地，一部分水渗入了土壤中，还有些封冻在地下深处的永久冻层中，而大部分水分则储存在北极附近的冰盖中（火星的南极主要是冰冻二氧化碳）。那么，火星上的液态水又为什么消失了呢？
有人认为是由于火星上的万有引力小，不足以维持原有大气。随着大气逐渐变得稀薄，大气压也随之降低，结果加速了地表水分的蒸发，然后散失到宇宙中去了。 天文学家还猜想，很久之前，当火星上的空气还比较稠密的时候，可能还含有氧气，依据就是尘土中的铁锈——铁在遇到氧气的时候发生化学反应生成的。既然火星上布满了红色的铁锈，这就说明火星上曾经的大气与今天完全不同，甚至有可能是可供人类呼吸的空气。