火星和地球最近的時候，相距5600萬千米，最遠的則為3.2億千米。火星距離地球的距離並不是恆定的，一般來説，會根據彼此的公轉週期改變，火星和地球最近的時候，相距5600萬千米，最遠的則為3.2億千米。
火星大氣以二氧化碳為主，既稀薄又寒冷，遍佈撞擊坑、峽谷、沙丘和礫石，沒有穩定的液態水。
南半球是古老、充滿撞擊坑的高地，北半球則是較年輕的低地平原。火星上有太陽系已知最大的山—奧林帕斯山，最大的峽谷—水手號峽谷。火星有兩個天然衞星：火衞一和火衞二，形狀不規則，可能是捕獲的小行星。根據觀測的證據，火星被觀察到類似地下水湧出的現象，南極冰冠有部分退縮，雷達數據顯示兩極和中緯度地表下存在大量的水冰。
從火星駕駛飛船飛到地球需要180天左右。火星與地球的最近距離不到5500萬千米，從天文學角度看，這是一個非常近的距離。理論上説，如果按照目前太空探測器的飛行速度（約7.8公里/秒），則需要180天左右。
火星軌道和地球的一樣，受太陽系其他天體影響而不斷變動。軌道離心率有兩個變化週期，分別是9.6萬年和210萬年，於0.002至0.12間變化；而地球的是10萬年和41.3萬年等，於0.005至0.058間變化（見米蘭科維奇循環），火星與地球最短距離正慢慢減小。至於自轉軸傾角，火星是25.19度，但可由13度至40度間變化週期一千多萬年，不像地球的穩定處於22.1和24.5度間，是因為火星沒有如月球般的巨大衞星來維持自轉軸。
