按距离太阳的次序,火星排名第四,它也是距离地球最近的一颗外行星．外行星的视运动与火星、金星两颗内行星有很大的不同．内行星与太阳的角距不能超过某一固定值,如水星是28°,金星是48°,但是外行星与太阳的角距却无限制,最大时可达180°,这时称为外行星的冲日,冲日时外行星与地球最近,是进行观测和研究的大好时机。

用肉眼看去,火星是一颗引人注目的红色星,它同地球的距离在不同时间差别很大,因此我们看到火星的亮度变化也很大,最暗时仅为+1.5 等,但在火星大冲时,亮度可达-2.9 等,成为全天仅次于金星的明星。

火星距离太阳平均为1.524 天文单位,公转轨道偏心率为0.093,是一颗轨道较扁的大行星．当年,开普勒就是通过对火星视运动的研究,得出行星的轨道是椭圆这一结论的．火星的公转周期是687 天,在轨道上的运行速度是24 公里／秒；它的自转周期是24 小时37 分,和地球非常接近；自转轴倾角为23°59′,比地球只大32′．另外,它的外层还有一层薄薄的大气,因此火星不仅有明显的季节之分,还可以和地球一样,把表面分成五带(即热带,南、北温带和南、北寒带)．火星的赤道半径为3395 公里,约相当于地球的一半,体积为地球的15% ,质量为地球的11% ．目前,已发现火星有两颗天然卫星——火卫1 和火卫2。

在大冲时用望远镜观测火星,容易看到火星的两极被一层白皑皑的物质覆盖着,就像给火星戴上了一顶帽子,这称为火星的极冠．极冠的范围会随火星上季节的改变而变化．北半球的夏天,北极冠缩小,而南极冠变大；同样,南半球的夏天,南极冠缩小,北极冠变大．现在已经知道,火星的极冠是由冰和固态的二氧化碳(干冰)组成的．极冠的温度在-70℃－-139℃之间,极冠大小的变化主要是由于二氧化碳随温度的变化不断凝结和汽化造成的。

和地球相似,火星也存在大气．不过由于火星的质量小,无法束缚住过多的气体分子,所以,火星大气要比地球大气稀薄得多．它表面的大气密度仅与地球上30－40 公里的高空相当．火星大气的主要成分是二氧化碳,占95% ,其次是氮,占3% ,其他成分含量较少。

由于火星离太阳比地球远,所以火星上的温度比地球要低得多．在赤道上,中午气温也只能升到10℃左右,晚上又降到-50℃以下；在两极,夏季气温只有-70℃,冬天可下降到-110℃以下．根据探测器发回的照片,火星表面大致被一个倾斜于赤道30°的大圆分成了外观截然不同的两个半球．南半球崎岖不平而且密布着环形山,某些地区环形山的密度可和月球相比,其中最大的环形山直径达到了1000 多公里．北半球比较平整,只是稀稀疏疏的点缀着一些环形山和死火山．火星的表面还有一些大的峡谷,其中最大的是“水手谷”,长4000 多公里,宽200 公里,深约6－7 公里,比地球上最大的峡谷还要壮观得多。