L'esplorazione della Luna è avvenuta sia attraverso sonde robotiche, sia direttamente tramite equipaggi umani. La prima missione per l'esplorazione della Luna è stata la sonda Luna 1 lanciata dall'Unione Sovietica nel 1959 nell'ambito del Programma Luna. La missione eseguì un sorvolo ravvicinato del satellite, ma "mancò" la superficie, obiettivo che venne raggiunto il 14 settembre 1959 dalla successiva Luna 2. Nell'ottobre del 1959 la sonda sovietica Luna 3 ottenne la prima immagine della faccia nascosta. Sempre all'Unione Sovietica spetta il primato del primo lander (Luna 9, 1966) e del primo orbiter (Luna 10, 1966). Gli Stati Uniti risposero con i Programmi Pioneer e Ranger e, grazie al Programma Apollo, riuscirono con l'Apollo 11 a compiere il 20 luglio 1969 il primo atterraggio umano sulla superficie della Luna. Durante le missioni Apollo furono raccolti e portati sulla Terra 381,7 kg di campioni del suolo e delle rocce lunari. Nonostante il successo delle missioni Apollo, l'interesse dell'opinione pubblica statunitense per l'esplorazione lunare calò notevolmente e ciò determinò l'interruzione anticipata del Programma Apollo e la cessazione di missioni dedicate esplicitamente all'esplorazione della Luna. Il processo di esplorazione è ripreso nel 1990 con la prima missione giapponese, Hiten, seguita nel 1994 dalla statunitense Clementine. Proprio l'individuazione di possibili tracce di ghiaccio d'acqua in prossimità dei poli lunari da parte di quest'ultima ha generato un rinnovato interesse per la Luna che negli anni duemila ha condotto al lancio di missioni lunari da parte delle agenzie spaziali statunitense, europea, giapponese, cinese ed indiana. La Cina, la Russia e gli Stati Uniti, inoltre, hanno reso noto di voler riportare un equipaggio umano sulla superficie lunare e di valutare l'opportunità di stabilirvi una base di ricerca permanente.

La colonizzazione europea delle Americhe fu il fenomeno storico che portò all'esplorazione, alla conquista e all'occupazione del continente americano da parte di diversi stati d'Europa, tra i quali la Spagna, i Paesi Bassi, il Portogallo, la Francia e l'Inghilterra. Benché l'obiettivo principale fosse quello di espandere i propri affari commerciali, civilizzando e propagando la fede cristiana nel "Nuovo Mondo", il processo di colonizzazione produsse una sistematica distruzione, in taluni casi persino fisica, delle culture delle popolazioni locali. Il processo di colonizzazione si concluse nella seconda parte del diciannovesimo secolo, con la conquista del Far West da parte degli Stati Uniti d'America.

La colonizzazione di Venere, il vicino planetario della Terra, è stato un soggetto di molte speculazioni e di temi fantascientifici prima e dopo la nascita del volo spaziale. Con la scoperta del suo ambiente superficiale ostile, l'attenzione è stata maggiormente spostata verso la colonizzazione della Luna e di Marte. Tuttavia studi recenti hanno suggerito la possibilità di colonizzare il pianeta iniziando dallo strato atmosferico superiore meno ostile, rendendo non necessaria una esplorazione della superficie, almeno inizialmente. Questo approccio in due fasi alla colonizzazione del pianeta ha catalizzato nuovamente l'interesse su Venere.

Gli insediamenti umani permanenti su corpi celesti diversi dalla Terra sono un tema ricorrente della fantascienza. Col progredire della tecnologia e col crescere dei dubbi sulla sostenibilità a lungo termine della crescita della popolazione umana, l'idea della colonizzazione della Luna o di altri pianeti per alcuni sembra essere un obiettivo fattibile e utile. Per via della sua vicinanza alla Terra e della sua geografia ben studiata, la Luna sembra essere il candidato ideale per una colonia umana nello spazio, tuttavia il programma Apollo, pur avendo dimostrato la fattibilità del viaggio, ha raffreddato gli entusiasmi per la realizzazione di una colonia lunare perché i campioni di roccia e sabbia riportati sulla Terra hanno dimostrato la quasi assenza sulla superficie lunare di quegli elementi chimici leggeri che sono essenziali per sostenere la vita. Alcune delle maggiori agenzie spaziali prevedono un ritorno sulla Luna con missioni umane attorno al 2030, tra queste la NASA nel 2024 con il programma Artemis e l'agenzia spaziale cinese in collaborazione con l'ESA e con Roscosmos.

Il monolito di Marte è un oggetto di forma rettangolare, identificato come un macigno roccioso, scoperto sulla superficie del pianeta Marte. Si trova alla base di un dirupo montuoso dal quale è probabilmente rotolato giù.L'oggetto, assimilato a un monolito, è stato identificato nelle fotografie scattate nel 2005 dalla fotocamera HiRISE installata sulla sonda spaziale Mars Reconnaissance Orbiter, riprese da circa 300 km di distanza dal pianeta.Si stima che le sue dimensioni siano di circa 5 m, e quindi è molto più piccolo del monolito di Fobos, scoperto pochi anni prima su Fobos uno dei due satelliti naturali di Marte.

Marte è il quarto pianeta del sistema solare in ordine di distanza dal Sole; è visibile a occhio nudo ed è l'ultimo dei pianeti di tipo terrestre dopo Mercurio, Venere e la Terra. Chiamato pianeta rosso per via del suo colore caratteristico causato dalla grande quantità di ossido di ferro che lo ricopre, Marte prende il nome dall'omonima divinità della mitologia romana e il suo simbolo astronomico è la rappresentazione stilizzata dello scudo e della lancia del dio (; Unicode: ♂). Pur presentando temperature medie superficiali piuttosto basse (tra −120 e −14 °C) e un'atmosfera molto rarefatta, è il pianeta più simile alla Terra tra quelli del sistema solare. Le sue dimensioni sono intermedie tra quelle del nostro pianeta e quelle della Luna, e ha l'inclinazione dell'asse di rotazione e la durata del giorno simili a quelle terrestri. La sua superficie presenta formazioni vulcaniche, valli, calotte polari e deserti sabbiosi, e formazioni geologiche che vi suggeriscono la presenza di un'idrosfera in un lontano passato. La superficie del pianeta appare fortemente craterizzata, a causa della quasi totale assenza di agenti erosivi (principalmente, l’attività geologica, atmosferica e idrosferica) e dalla totale assenza di attività tettonica delle placche capace di formare e poi modellare le strutture tettoniche. La bassissima densità dell'atmosfera non è poi in grado di consumare buona parte delle meteore, che pertanto raggiungono il suolo con maggior frequenza che non sulla Terra. Tra le formazioni geologiche più notevoli di Marte si segnalano: l'Olympus Mons, o monte Olimpo, il vulcano più grande del sistema solare (alto 27 km); le Valles Marineris, un lungo canyon notevolmente più esteso di quelli terrestri; e un enorme cratere sull'emisfero boreale, ampio circa il 40% dell'intera superficie marziana.All'osservazione diretta, Marte presenta variazioni di colore, imputate storicamente alla presenza di vegetazione stagionale, che si modificano al variare dei periodi dell'anno; ma successive osservazioni spettroscopiche dell'atmosfera hanno da tempo fatto abbandonare l'ipotesi che vi potessero essere mari, canali e fiumi oppure un'atmosfera sufficientemente densa. La smentita finale arrivò dalla missione Mariner 4, che nel 1965 mostrò un pianeta desertico e arido, animato da tempeste di sabbia periodiche e particolarmente violente. Missioni più recenti hanno evidenziato la presenza di acqua ghiacciata.Intorno al pianeta orbitano due satelliti naturali, Fobos e Deimos, di piccole dimensioni e dalla forma irregolare.

Le sabbie di Marte (The Sands of Mars) è un romanzo di fantascienza di Arthur C. Clarke pubblicato nel 1951, ossia prima che l'uomo fosse in grado di viaggiare nello spazio. La storia è ambientata principalmente sul pianeta Marte, che è stato colonizzato dall'umanità ed è ora un importante centro di ricerca. Pur essendo stato esaminato attentamente, la superficie del pianeta è ben lungi dall'essere completamente esplorata.

L'esplorazione di Marte è una parte importante delle missioni di esplorazione spaziale dell'Unione Sovietica, degli Stati Uniti, dell'Europa e dell'India. Dagli anni sessanta sono state inviate verso Marte dozzine di sonde automatiche senza equipaggio, che includevano orbiter, lander e rover, per raccogliere dati e rispondere a domande sul pianeta rosso e il suo passato, che potrebbero portare a scoperte ulteriori per il passato, presente e futuro della Terra. L'esplorazione di Marte ha raggiunto costi finanziari considerevoli con un ammontare di missioni fallite di circa due terzi delle missioni totali, a causa del grande numero di fattori che possono influire negativamente sulla riuscita della missione.