蘇聯、美國、歐洲和日本等國已發射數十艘太空船研究火星表面、地質和氣候，包括軌道衛星、登陸器和漫游車。總計大約有三分之二的任務在完成前或是才要開始時就因種種原因而失敗。目前將物體由地球地表送往火星約要花費每公斤30900美元。
圖解：火星的真實色彩影像，2007年2月由羅塞塔號拍攝
任務
第一個飛掠火星的是美國太空總署的水手4號，于1965年飛掠。第一個環繞火星的則是水手9號，于1971年進入火星軌道，也成為第一個環繞地球以外行星的探測船。1971年蘇聯火星計劃火星2號的著陸器墜毀后數日，相同的火星3號的著陸器成功登陸火星，成為第一個成功登陸火星的探測器，但登陸十幾秒后就失去聯系。1975年NASA發射海盜號，包括兩組軌道器和著陸器。海盜1號和海盜2號的著陸器各運作了六年和三年。兩個著陸器皆于1976年成功登陸，發送了第一張火星地景的彩色照片，而軌道器也繪制了很好的火星地圖，甚至到今天都還在使用。
蘇聯的弗伯斯1號、2號于1988年發射用于探測火星和兩個衛星。弗伯斯1號于抵達前失聯，而弗伯斯2號雖然成功拍攝了火星和火衛一，但在準備要放出兩艘登陸器到火衛一之前失聯。
在1992年發射的火星觀察者探測器失敗后，NASA于1996年11月發射了火星全球勘測者，且任務非常成功。它在2001年即完成了原訂的地圖繪制工作，并三次延長任務，直到2006年11月2日失聯而結束，總計共10年在太空中工作。在火星全球勘測者發射一個月后，NASA發射了火星探路者，包括了一個登陸器和漫游車——旅居者號（Sojourner），于1997年7月登陸在阿瑞斯谷。這次任務也很成功，且也很知名，部分原因是傳回了大量照片。
NASA的火星勘測98計劃于1998、99年發射了火星氣候探測者號與火星極地登陸者，前者計劃研究火星大氣層、火星氣候及火星地表，后者則計劃登陸于南極，船上的搭載深空2號則計劃于火星極地登陸者進入大氣時釋放，直接降落穿入地表進行研究。但整個計劃在1999年到達火星時失敗。
NASA于2007年8月發射鳳凰號，于2008年5月著陸在火星北緯68度的極區。鳳凰號登陸器有一支可伸及2.5公尺的機械手臂，且可挖掘土壤1公尺深。有搭載一座顯微鏡，分辨率達人類頭發寬度的千分之一。2008年6月20日確認2008年6月15日發現的地表白色物質為水冰。2008年11月2日進入冬季而無法繼續聯系鳳凰號，任務結束。
2001年NASA發射了2001火星奧德賽號，任務成功進行并延續到2010年9月。船上的伽瑪射線光譜儀于地表下一公尺內偵測到大量的氫，代表可能有大量水或冰在火星地表下數米處。
2003年歐洲太空總署發射了火星快車號，包括軌道衛星和登陸器小獵犬2號，而小獵犬2號于2003年12月降落時失敗。2004年船上的行星傅里葉光譜儀于大氣中偵測到甲烷。2006年6月ESA宣布火星快車號發現極光。
2003年NASA發射了兩臺相同的火星探測漫游者——勇氣號（臺譯：精神號）（MER-A）和機遇號（機會號）（MER-B）。兩臺皆于2004年1月成功登陸并工作超過預定時間。傳回的數據中最有價值的大概是兩極過去有水的確實證據。塵卷風和風暴偶爾將太陽能板上的沙塵清除了，使他們得以超過預定任務時間而繼續工作。
2005年8月NASA發射了火星勘測軌道飛行器，于2006年3月進入火星軌道展開為期2年的工作。它搭載更進步的通信系統，直接數據帶寬比之前任務總和還寬，且傳回的數據遠多于過去任務的總和。擁有分辨率高達0.3公尺的相機——HiRISE（高分辨率成像科學設備），拍攝地表和天氣以尋找未來任務的適合登陸地點。2008年2月19日拍攝到北極冠邊緣的一系列雪崩影像。
2007年2月25日，探測彗星的羅塞塔號近距離飛掠火星并拍照，并拍到很高的云。
2009年2月17日，黎明號飛掠火星同時通過重力助推前往目的地灶神星和谷神星，并在接近火星時拍了照。
中俄合作的火衛一-土壤號于2011年升空，將會送回火衛一土壤樣本。而該探測器還將搭載一顆重110公斤的火星探測器，也就是中國第一艘無人駕駛火星探測船螢火一號（YH-1），預計乘坐俄羅斯的天頂-2SB運載火箭升空，航行約10至11個半月。螢火一號主要研究火星的電離層及周圍空間環境，火星磁場等。該探測器發射到近地軌道后，因為與地面失去聯系變軌失敗，探測器的碎片于2012年01月15日墜落在太平洋海域。
繼鳳凰號之后，NASA于2011年發射了火星科學實驗室（好奇號），于2012年8月6日協調世界時05:17于伊奧利亞沼著陸。它和火星探測漫游者一樣是火星車，但更大更快更進步。搭載激光化學檢測儀，可在13公尺外分析巖石組成。比起之前的其它火星任務，它攜帶了更多先進科學儀器。本次任務的總成本達到了25億美元，是歷來最貴的火星探測任務。
2008年9月15日NASA發表了MAVEN任務，預計2013年用各種機器研究火星大氣。
芬蘭、俄羅斯的合作計劃MetNet包括將數十個登陸器組成觀測網，以研究大氣結構、物理性質和氣象學。這任務的前導任務將會于2011年先發射一至多個登陸器，有可能是和火衛一-土壤號一起發射。往后的發射會持續到2019年。（以前的文章，真實不是如此）
未來任務
2016年ESA計劃發射第一臺火星車——ExoMars，它可挖掘兩米深以尋找有機物甚至火星生命。
2004年美國總統布希宣布載人火星任務為太空探索展望中的長期目標。NASA和洛克希德·馬丁已開始研究獵戶座太空船，計劃于2020年以前送人類到月球，作為人類登陸火星的準備。2007年9月28日，NASA首席執行官麥可·D·格里芬聲明NASA預計于2037年以前送人類到火星。
ESA希望于2030至2035年間送人類上火星。而在這之前有其他探測任務，包括ExoMars和火星樣本取回任務。
直達火星是羅伯·祖賓——火星學會的創始人和主席——提出的極低成本載人火星任務，使用重載的農神五號（土星五號）級火箭，如戰神五號或太空探索技術公司（SpaceX）的獵鷹九號，省略軌道組裝、低地軌道會合和月球燃料補給站而直接用小的太空船前往火星。修改后的計劃，叫做Mars to Stay，改成先不送回第一批登陸者，狄恩·尤尼克說明送回一開始的四到六人所花費用比送他們到火星還高，反而可再送二十人。
小行星事件
2007 WD5：2007年11月20日NASA JPL進地天體觀測計劃發現，一顆直徑約50米的小行星2007 WD5可能會在2008年1月30日撞擊火星，但隨著觀測數據越多，終把撞擊機率降至0.01%，小行星則于1月30日掠過火星。
參考資料
1.WJ百科全書
2.天文學名詞
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