این سیاره دارای جوّی نازک است که عمدتاً از دی‌اکسید کربن تشکیل شده و سطح آن با آتشفشان‌های خاموش عظیم و بزرگ‌ترین دره‌ی منظومه شمسی، نشانه‌گذاری شده است. مریخ دو قمر کوچک به نام‌های فوبوس و دیموس دارد و گرچه در حال حاضر برای زندگی انسان نامناسب است، همچنان یکی از اصلی‌ترین اهداف برای کاوش و پژوهش‌های علمی به‌شمار می‌آید. مدارگردها و کاوشگرهای متعددی در حال بررسی سطح مریخ برای یافتن نشانه‌هایی از فعالیت‌های آبی در گذشته و احتمال وجود حیات میکروبی قدیمی هستند.
مریخ که از نزدیک‌ترین همسایگان نجومی زمین به‌شمار می‌رود، تاکنون توسط فضاپیماها و کاوشگرهای خودکار بسیاری مورد بررسی قرار گرفته است. یکی از تازه‌ترین آن‌ها، مریخ‌نورد کنجکاوی (Curiosity) است که با نام رسمی “آزمایشگاه علمی مریخ” شناخته می‌شود و در مرداد ۱۳۹۱ روی سطح سیاره سرخ فرود آمد. این کاوشگر که ابعادی در حدود یک خودروی کوچک دارد، در حال کاوش دهانه گیل (Gale Crater)، صعود از کوه شارپ (Mount Sharp) و انجام تحلیل‌های علمی پیشرفته روی خاک و سنگ‌های مریخی است. کنجکاوی به ۱۷ دوربین، لیزر برای تبخیر سنگ‌ها و ابزارهای متنوعی برای شناسایی ترکیبات آلی مجهز است. از جمله کشفیات مهم آن می‌توان به شواهدی از دریاچه‌ها و جریان‌های باستانی آب، مولکول‌های آلی و نوسانات فصلی در میزان متان جو مریخ اشاره کرد.
در ابتدا، مأموریت کنجکاوی برای مدت دو سال برنامه‌ریزی شده بود، اما با کمک منبع انرژی هسته‌ای‌اش (ژنراتور ترموالکتریک رادیوایزوتوپی)، این کاوشگر توانسته بیش از یک دهه فراتر از عمر پیش‌بینی‌شده‌اش فعالیت کند. مجموعه ابزارهای علمی آن شامل ChemCam (سامانه دوربین و شیمی) برای تحلیل ترکیب سنگ‌ها با لیزر، ابزار SAM برای شناسایی ترکیبات آلی، و آزمایش DAN برای جستجوی آب زیرسطحی است.
در طول این مأموریت بلندمدت، کنجکاوی چندین کشف مهم انجام داده که درک ما از مریخ را متحول کرده‌اند. این کاوشگر تأیید کرد که دهانه گیل در گذشته میزبان دریاچه‌ای بوده که شرایط آن می‌توانسته برای حیات میکروبی مناسب باشد. همچنین مولکول‌های آلی پیچیده‌ای در سنگ‌های رسوبی باستانی شناسایی کرد و نوسانات اسرارآمیز فصلی در متان جوی را اندازه‌گیری نمود؛ پدیده‌ای که هنوز برای دانشمندان کاملاً قابل توضیح نیست.
تا کنون، این مریخ‌نورد بیش از ۲۵ کیلومتر را در زمین‌های ناهموار پیموده و به تدریج از دامنه‌های کوه شارپ (Aeolis Mons) بالا رفته تا لایه‌های زمین‌شناسی مختلف را که نمایانگر دوره‌های گوناگون از تاریخ مریخ هستند، مطالعه کند. دوام بالای آن باعث شده که دانشمندان بتوانند تغییرات فصلی و الگوهای آب‌وهوایی را در طول چندین سال مریخی رصد کرده و داده‌های ارزشمندی درباره شرایط فعلی و تاریخ تحول محیطی این سیاره جمع‌آوری کنند.
تصویر جدیدی که ناسا از کنجکاوی منتشر کرده، آن را در حال حرکت با سرعت مهیج و البته خنده‌دار ۰.۱۶ کیلومتر بر ساعت نشان می‌دهد. احتمالاً این نخستین باری است که کنجکاوی در حال حرکت، از مدار مریخ به تصویر کشیده شده است. با این حال، کاوش در مریخ همچنان ادامه دارد، با مأموریت‌های جدیدتر و مریخ‌نوردها، از جمله بالگرد نبوغ (Ingenuity) که منطقه دهانه جیزرو را بررسی کرده است. دیگر آژانس‌های فضایی و شرکت‌های خصوصی نیز در حال توسعه مأموریت‌های خود هستند.
این تلاش‌ها بر درک تاریخ زمین‌شناسی مریخ، جستجوی نشانه‌های حیات و ارزیابی امکان سکونت انسان در آینده متمرکز شده‌اند. دانشی که توسط کنجکاوی و سایر مأموریت‌ها به‌دست آمده، پایه‌ای اساسی برای برنامه‌های آینده انسان برای حضور دائم در مریخ به‌شمار می‌رود — حضوری که می‌تواند این سیاره را از یک کنجکاوی علمی به نخستین پایگاه میان‌سیاره‌ای بشر تبدیل کند.
