Felszín
A felszín lapos, szögletes sziklákból és homokdűnékből álló kietlen vidék. A bolygó általános vöröses színezetét az itt található vastartalmú anyagok, főleg vasoxid okozzák. A Marsot vizsgáló Viking-űrszondák a bolygó két távoli pontján szálltak le, mégis nagyon hasonló összetételű anyagot találtak. A Mars életének korábbi időszakában bizonyára folyékony formában is létezett víz a felszínen, ez a becsapódások vagy a vulkanikus hő hatására cirkulált a kőzetek között, és átalakította azokat. A különféle geológiai folyamatok révén ezek a kőzetek felszínre kerültek, ahol az eróziós hatások felaprózták, a porviharok pedig egyenletesen szétszórták a bolygón. A felszíni sziklák likacsos szerkezetűek, ami vulkanikus eredetre utal.
Pólussapkák
A Mars északi és déli pólusát sarki sapka fedi, ezek vízjég és szárazjég keverékéből állnak. A hósapkák mérete évszakos ingadozást mutat, a helyi nyár idején anyaguk részben a légkörbe párolog. Télen a légkör egy része kifagy a sapkákra, melyek ilyenkor a 45- 50. szélességi fokig is lehúzódnak. Ezek a változások rétegessé tették a hósapkák anyagát, több és kevesebb poranyagot tartalmazó rétegek váltakoznak bennük. Ha a sapkákban lévő vizet elolvasztanánk, az néhány méter mély óceánnal boríthatná be a bolygó felszínét.
Kráterek
A Mars felszínén a legidősebb vidékek egykorúak lehetnek a Hold tengereivel, azaz kb. 3,5 milliárd évesek. Az ennél korábbi krátereket a geológiai folyamatok eltűntették a bolygóról. Az É-i féltekén sokkal kevesebb a kráter, ezeket az ott elhelyezkedő vulkánokból származó láva törölte el – az északi féltekén ugyanis erősebb volt a vulkanikus aktivitás az utóbbi időkben. A kráterek erősen kopottak, ami jelentős erózióra utal. Sok kráter megjelenése alapján feltehető, hogy a becsapódás idején nagymennyiségű vizet tartalmazott a talaj. Ez eleve folyékony állapotban lehetett, vagy pedig a becsapódás hője hatására olvadt meg. Az ilyen kráterek peremén iszapfolyások láthatók.
Tektonika és vulkanizmus
A Mars felszínén nem találunk globális tektonikai aktivitásra utaló nyomokat. A bolygó kérge valószínűleg soha nem töredezett fel darabokra, bár a folyamat megkezdődött, ám nem fejlődött ki. Az egyetlen nagy tektonikai képződmény a hatalmas Valles Marineris, más néven Coprates-szakadék. Ez egy gigantikus méretű repedésvölgy, leginkább a Vörös-tengerre emlékeztet. Ahogyan az utóbbi Afrika és Arábia szétválásával alakult ki, a Valles Marieris alól a magma oldalirányba húzódhatott szét, minek hatására a kéreg besüppedt és feldarabolódott. A kanyonrendszer méretei tekintélyesek: szélessége átlagosan 120 km, mélysége 3-5 km közötti, hossza meghaladja a 4000 km-t, azaz felülmúlja a bolygó sugarát. Rendkívül összetett rendszer számos oldalággal, egymással párhuzamos, meredek falú völgyek találhatók benne. A kanyon fenekét homok borítja, falánál földcsuszamlások figyelhetők meg. Mindezek mellett temérdek kisebb repedés található a felszínen, melyek helyi elmozdulások következtében jöhettek létre.
A Mars jellegzetes képződményei közé tartoznak a vulkánok. A kráterek kor szerinti eloszlása a vulkánok előfordulásában is nyomonkövethető: az északi féltekén fiatalabb, a délin idősebb vulkanikus képződmények találhatók. A két legnagyobb vulkanikus vidék a Tharsis és az Elysium, melyek gyengén kráterezettek, felszínük mindössze néhány százmillió éves.
A Tharsis-vonulat mintegy 4000 km átmérőjű vulkáni együttes, amely a legnagyobb ilyen képződmény a bolygón. A vulkanikus hegyeket tartalmazó fennsík több km-rel emelkedik a környező terület fölé. A régió négy legnagyobb vulkánja az Olympus-, Ascreus-, Pavonis- és Arsia Mons. Közülük az Olympus Mons a legtekintélyesebb, átmérője több mint 500 km, magassága 26 km körüli. Az Olympus Mons lejtőin található lávafolyások közül a legfiatalabbak elképzelhető, hogy mindössze tíz-százezer évesek. Az egész Tharsis-övezetben a kéreg jelentősen vastagabb, mint máshol – így képesek csak fennmaradni a nagytömegű vulkánok. Mivel a Marson nincsenek lemezmozgások, a vulkánok nem vándorolnak el a forró pontok fölül, így csak hatalmas pajzsvulkánok fejlődtek ki.
Folyómedrek, glaciális formációk
A Marson az alacsony légnyomás és hőmérséklet miatt nem létezhet víz folyékony állapotban. Felszínén mégis sok olyan képződményt, kiszáradt folyómedret találni, amely folyékony víz egykori jelenlétére utal. Az ilyen folyásnyomokat két fő csoportra lehet osztani. A magasabb helyekről lefelé tartó elágazó medrek olyan vízmosásokhoz hasonlítanak, amelyek száraz, homokos területen alakulnak ki egy zápor után. A Mars felföldjeibe belevágódott nagyobb, szélesebb medreket is találunk, ezek hasonlítanak legjobban a földi folyókhoz. A vízmosásnyomok kora nem azonos, 500 millió évestől egészen a több milliárd évesig terjednek. Eltérő koruk több nedves periódus létére utal a bolygó történetében.
A leghosszabb meder 1500 km-es, a legszélesebb 200 km átmérőjű. A víz jelenleg a felszín alatt fagyott formában lehet jelen, erre utalnak azok a sokszögletű képződmények, amelyek a Földi poligon talajra hasonlítanak. Ezek a bennük található jég váltakozó megfagyása és felolvadása által keletkeznek. A jég pusztító munkájának nyoma szintén felfedezhető a Marson többszáz kilométer hosszú gleccservölgyek formájában. Keresztmetszetük U alakú, akárcsak földi társaiké, mélységük alapján az egykori jégárak vastagsága 1-2 km lehetett. A völgyek környékén gyakran találni morénahalmokat.