La planète, qui parcourt son orbite en 687 jours et 23h, effectue un tour sur elle-même en 24 h 37 min (jour sidéral martien), tandis que le jour solaire martien (appelé sol depuis que la mission Viking explora la surface de Mars, juillet 1976) vaut 24 h 39 min. Le diamètre équatorial de Mars atteint 6794 km, soit un peu plus de la moitié de la Terre. Sa masse représente 0,107 fois celle de notre globe et sa gravité, environ le tiers de la gravité terrestre.

Avec un axe incliné de 24° sur le plan orbital, la planète connaît des saisons bien marquées. Son atmosphère est très ténue (la pression atmosphérique au niveau du sol martien est de l'ordre de 6 hPa, soit 6/1000 de la pression atmosphérique terrestre) ; elle est constituée de 95% de dioxyde de carbone, de 2,7% d'azote, de traces d'autres gaz (dont 0,03% de vapeur d'eau). Recevant 2,3 fois moins d'énergie solaire que la Terre (en raison de sa distance au Soleil), Mars est plus froide qu'elle (minimum -143°C au pôle Sud, maximum +22°C à l'équateur). Les grands écarts thermiques entre le jour et la nuit provoquent des vents parfois très violents.