Misiunile pe Marte au implicat trei etape de bază. Cele mai primitive au fost misiunile inițiale de zbor. Acestea au fost urmate de orbitere și în cele din urmă de lander și rover. În 2009, orbitatoarele și roverele sunt încă active pe planetă, colectând date pentru ca oamenii de știință de pe Pământ să le studieze.
Primele tipuri de misiuni pe Marte au fost survolurile. Aceste ambarcațiuni foarte timpurii au inclus Mariners 3, 4, 6 și 7. Aceste avioane au zburat literalmente pe lângă planetă, făcând fotografii pe măsură ce treceau. Aceste imagini au fost primele capturi de prim-plan ale unei planete realizate vreodată. Ei au arătat cratere de impact asemănătoare cu luna și au arătat că liniile văzute de pe Pământ nu erau canalele pe care unii credeau că sunt.
Orbiterii au fost trimiși pe Marte pe măsură ce tehnologia a avansat. Acestea au inclus Mariner 8 și 9, Viking 1 și 2, Mars Observer, Mars Global Surveyor, Mars Climate Orbiter, 2001 Mars Odyssey, Mars Express și Mars Reconnaissance Orbiter. Începând cu 2009, Odyssey și Reconnaissance Orbiters încă trimiteau în mod constant informații înapoi. Ei au arătat semne de peșteri, ghețari și depozite de sare pe Marte, în timp ce dovezile cu raze Gamma au indicat posibilitatea existenței oceanelor pe Marte la un moment dat. European Mars Express a arătat descoperiri similare.
În cele din urmă, misiunile pe Marte au avansat la aterizatoare și rover-uri care au fost trimise la suprafața planetei pentru explorare „practică”. Acestea includ Viking 1-2, Pathfinder, Polar Lander/Deep Space 2, Mars Exploration Rovers și Phoenix. Sub controlul oamenilor de știință ai Administrației Naționale pentru Aeronautică și Spațiu (NASA), roverele se deplasează pe planetă, colectând date despre probleme cheie. Spiritul și Oportunitatea sunt încă puternice după cinci ani. Deși sunt controlați de pe Pământ, ele sunt supuse vremii și schimbărilor de pe suprafața lui Marte.
De la începutul lui 2009, cea mai recentă dintre misiunile pe Marte a fost roverul Phoenix. Phoenix a aterizat în august 2008 cu scopul principal de natură geologică. Este destinat să studieze geologia din spatele apei de pe Marte, care, la rândul său, ar ajuta la înțelegerea schimbărilor climatice. De asemenea, are sarcina de a descoperi orice habitat potențial în limita gheață-sol.
Viitorul misiunilor pe Marte este nelimitat. NASA intenționează să trimită avioane și baloane la suprafață pentru a studia cu vederi aeriene de aproape. Explorările subterane vor explora geologia planetei și vor verifica dacă există apă sau semne de viață anterioară. Probele colectate de misiunile rover vor oferi, în timp, oamenilor de știință oportunitatea de a studia rocile, solurile și atmosfera lui Marte de pe Pământ.