L'atmosfera di Marte, a causa della bassa gravità del pianeta, è estremamente rarefatta e completamente priva dei gas più leggeri; la pressione rilevata dalle sonde automatiche inviate sul pianeta è di circa 0,7–0,9 kPa nelle depressioni più profonde (la pressione media dell'atmosfera terrestre, a titolo di paragone, è di 101 KPa). Precedenti osservazioni dei transiti di Marte davanti alle stelle, effettuate dalla Terra, già prima dell'era spaziale avevano suggerito una simile situazione. L'atmosfera appare ricca di polveri che le conferiscono una caratteristica colorazione arancione-marrone quando osservata dalla superficie del pianeta; i dati registrati dai Mars Exploration Rover indicano una dimensione media delle particelle sospese di circa 1,5 μm.L'estrema scarsità di ozono permette alle radiazioni ultraviolette solari, letali per ogni forma di vita conosciuta, di raggiungere la superficie.