Первые наблюдения Марса проводились ещё до изобретения телескопа. Это были позиционные наблюдения. Их целью было определение точных положений планеты по отношениям к звёздам. Такие наблюдения проводил ещё Коперник, стараясь подкрепить ими свою гелиоцентрическую систему мира. Точность наблюдений Коперника составляла около одной минуты дуги. Значительно более точными были наблюдения знаменитого датского астронома Тихо Браге; их точность достигала до 10 секунд дуги. За свою долгую жизнь Тихо пронаблюдал десять противостояний Марса, накопив непрерывный ряд наблюдений за 22 года. Этот ценнейший материал попал после смерти Тихо в самые верные руки - в руки Иоганна Кеплера, прекрасного вычислителя, человека широких взглядов. Обработка наблюдений положений Марса, выполненных Тихо Браге, привела Кеплера  к открытию трёх его знаменитых законов движения планет.  

   Для выяснения законов движения планет и формы их орбит был выбран именно Марс, а, скажем, не Венера. Орбита Марса имеет эксцентриситет 0,093, тогда как орбита Венеры - только 0,007, в 13 раз меньше. Быть может, имея дело с наблюдениями Венеры или Юпитера, Кеплер не открыл бы свой первый закон, не обнаружил бы отличия орбиты планеты от окружности. И всё же выбор Марса не был делом случая. Наблюдать Венеру очень трудно, так как эта планета не отходит от Солнца далее 48°, наблюдается на светлом небе и её положение трудно привязывать к положениям неподвижных звёзд. С другой стороны, Юпитер и Сатурн движутся по небу очень медленно, так как находятся относительно далеко от Земли. Марс же близок к Земле, сравнительно быстро перемещаться среди звёзд, его можно наблюдать на фоне звёздного неба на любых угловых расстояниях от Солнца он описывает довольно широкие петли около эпохи противостояния. 

     Элементы орбиты Марса, найденные Кеплером, мало отличались от современных. Например, большая полуось орбиты по Кеплеру равнялась 1,5264 астрономической единицы     ( а. е. ), тогда как современное её значение 1,5237 а. е. Эксцентриситет орбиты Марса по Кеплеру равен 0.0934.

Исследователи Марса: Гершель, Ловелл, Скиапарелли

"Марс-2" и "Марс-3" по своей конструкции существенно отличались от "Марс-1" и были запущены 19 и 28 мая 1971 года. Совершили совместный полет и одновременные исследования Марса >>>

В 1976 г. поверхности Марса достигли спускаемые аппараты "Викинг-1" и "Викинг-2". “Викинг” (Viking), американская автоматическая орбитально-посадочная станция для исследований Марса. Состоит из орбитального блока, производящего исследования с ареоцентрической орбиты (орбита вокруг Марса), и посадочного блока, совершающего мягкую посадку на поверхность Марса. В 1975 запущены 2 станции “Викинг-1” и”Викинг-2”, посадочные блоки которых достигли Марса в 1976 и впервые передали фототелевизионное изображение его поверхности  (часть 1,. часть 2)

12.07.1988 с космодрома Байконур, стартовый комплекс №200П, осуществлен пуск ракеты-носителя "Протон 8К82К" с разгонным блоком "Д2", которая вывела на траекторию полета к Марсу советскую автоматическую межпланетную станцию "Фобос-2" ["1Ф", сер. №102] (19287 / 1988 059А). "Фобос-2" благополучно прибыл на орбиту вокруг Марса 29 января 1989 года. В течение следующих 3 месяцев он выполнил большой объем исследований Фобоса, Марса и околомарсианского пространства. На 7 апреля была намечена наиболее интересная часть программы: сближение со спутником Марса на расстояние около 50 метров. Такая сложная операция требовала тщательной подготовки, уточнения орбит обоих Фобосов - естественного и искусственного. 27 марта космический аппарат должен был сфотографировать марсианский спутник с расстояний от 371 до 214 км., что как раз и позволило бы рассчитать окончательную орбиту сближения. Однако после проведения съемок "Фобос-2" на связь не вышел. Точный момент аварии неизвестен. Дело в том, что конструкция "Фобоса-2" не позволяла одновременно вести фотосъемку и поддерживать связь с Землей. 28 марта 1989 года при приближении со спутником Марса Фобосом связь с аппаратом прервалась. Перед тем, как замола, "Фобос-2" передал на Землю несколько загадочных изображений. Одно из них - фотография эллипсообразной "тени" на поверхности Марса.

Марс-Пасфайндер - это второй из проектов программы "Дискавери". Цель ее - организация недорогих, но результативных полетов к разным телам Солнечной системы. Первый из космических аппаратов, запущенных по программе "Дискавери", аппарат "NEAR", стартовал в феврале 1996 г. "Пасфайндер" - третья успешная посадка американских космических аппаратов на Марс. 

Марс Одиссей (Mars Odyssey)

Запущен 7 апреля 2001 года. Предназначен  для исследования Марса с орбиты, используется в качестве ретранслятора для передачи информации с марсоходов Спирит и Оппортьюнити.

Марс Экспресс

Mars Reconnaissance Orbiter (MRO, Марсианский орбитальный разведчик)). Mars Reconnaissance Orbiter - многофункциональная автоматическая межпланетная станция НАСА. Запущена 12 августа 2005 года с космодрома на мысе Канаверал с помощью ракеты-носителя Атлас V-Центавр. Аппарат достиг Марса 10 марта 2006 года и начал серию манёвров, чтобы с помощью аэродинамического торможения занять нужную орбиту (торможение в верхних слоях атмосферы позволяет значительно экономить топливо). Ожидается, что орбитальные манёвры и различные проверки и калибровка оборудования закончатся к ноябрю 2006 года, после чего аппарат сможет приступить к работе.

В настоящее время на орбите Марса находятся 4 активно работающие АМС - Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Global Surveyor, Mars Odyssey, Марс-экспресс. На поверхности планеты работают два марсохода - Спирит и Оппортьюнити.

 MRO в полете. Гамбия. 2006