４０多年来，各国筹划的３０多次火星探测，三分之二以失败告终。发射的昂贵探测器曾９次试图在火星着陆，但只有３次成功。目前，美国“火星环球勘测者”号和“奥德赛”号探测器仍在火星轨道工作，“勇气”号和“机遇”号、欧洲“火星快车”和日本“希望”号探测器正在奔赴火星的路上。这是有史以来人类对另外一颗行星发起的最密集探测行动。

这是1976年探测火星时拍摄的全景图。点击图片可浏览更多图片。

1971年5月30日美国发射水手9号火星轨道太空船。 太空船重974公斤，是人类史上第一个环绕其他行星轨道的太空船。
水手9号太空船传回的5400万份资料以及7329张火星影像提供了分析火星大气组成、密度、压力及温度，及火星表面全部的地貌情况，行星的重力情情况。 水手9号太空船发现火星上具有火山及峡谷，此外还发现火星南半球浅留有古老的陨石坑，而在北半球的地形则较新，此任务还摄得火星上的火山详细影像以及火星上尘暴的相关资资料。 1972年10月27日水手9号耗尽能源而坠入火星大气中。

1975年9月9日，美国发射海盗2号火星探测器。海盗2号包括轨道太空船以及无人登陆艇。海盗2号的主要任务与海盗1号相同，均为取得高清晰度的火星地表照片，并探测火星大气结构及组成以及寻找是否有生命的迹象。
1976年8月7日，海盗2号探测船进入环绕火星的轨道中，大约一个月后，无人登陆艇与轨道探测太空船脱离，于1976.9.3在火星成功软着陆。登陆艇传回约一千四百多幅火星地表影像。照片显示火星上空有许多灰尘，从而使天空呈现粉红色，另外火星地表的红色系由于大气中含有氧化铁所致。在环绕火星轨道706圈后，海盗2号轨道太空船于1978年7月25日停止传送资料；无人登陆艇也在1980年4月11日与人类失去联系，永远留在了火星上。

1975年8月20日海盗1号发射升空，海盗1号包括轨道太空探测船以及无人登陆艇。 重3399公斤的轨道探测船于1976年6月19日进入环绕火星的轨道，执行火星大气的探测工作。 海盗1号轨道探测船於1980.8.17环绕火星1400圈後停止传送讯号，1982年11月13日登陆艇亦失去联系。

北京时间2003年7月8日１１时１８分，"机遇"号由德尔塔２型火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射上天。它将与６月１０日发射的"勇气"号火星车，于明年１月在火星分别着陆。“机遇”号将降落在“梅里迪亚尼平面”，据探测此地存在氧化铁，这种矿物通常在有液态水的环境下生成。“勇气”号的着陆地点“古谢夫环形山”曾发现过干涸河床存在的迹象。这两个着陆区域相距约９６００公里，分布于火星的相反两侧。

北京时间2003年6月11日，"勇气"号成功发射升空。“勇气”号得名自美国亚利桑那州９岁女孩索菲·科利斯。在美国宇航局去年底发起的为两辆火星车取名的活动中，科利斯脱颖而出，她为两辆火星车分别取名“勇气”号和“机遇”号。按计划，探测器将于明年１月飞抵火星轨道，之后将通过降落伞和气囊缓冲方式，向火星“古谢夫环形山”投下“勇气”号，以寻找水存在过的踪迹，分析是否有适合生命存在的条件。“勇气”号的探测使命初步定为９０个火星日（相当于地球上的９２天）。
“勇气”号是迄今美国发射的最尖端的火星探测装置，其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计。它们的位置与人眼高度相当，可以帮助科学家们确定火星上哪些岩石和土壤区域最有探测价值。火星车上还有一个末端装备了各种工具的“手臂”。工具之一为显微镜成像仪，它能像地质学家手中的放大镜一样，以几百微米的超近距离对火星岩石纹理进行审视。另外还有穆斯鲍尔分光计和阿尔法粒子Ｘ射线分光计，可以用来进一步分析岩石构成。还有一个相当于地质学家常用的小锤子，能除去火星岩石表面历经岁月沧桑的岩层，为研究岩石内部提供方便。这台６轮火星车将依靠餐桌大小的太阳能电池板获得动力。“勇气”号长１．６米、宽２．３米、高１．５米，重１７４公斤。“勇气”号探测距离预计将达到６到１０个足球场的长度。此外，“勇气”号还成功实现了集通信、拍摄和计算等功能于一身，它的计算机每秒能执行约２０００万条指令。（图为待发的“勇气”号。点击图片观看“勇气”号离开地球及着陆火星的情况。）　　

欧洲宇航局的“火星快车”卫星将携带火星着陆器“小猎犬”2号，于北京时间2003年6月3日1时47分在哈萨克斯坦发射升空。“小猎犬”2号重73磅，安装有摄像头、传感器、显微镜、研石器和一间小型实验舱，配有一只强大的机械臂。在理论上，这只机械臂能够挖到火星地表5英寸以下的土壤。（图为“火星快车”升空情景。点击图片可以观看“小猎犬”2号的其他图片）