Phobos și Deimos sunt luni marțiane. Ele sunt printre cele mai mici luni cunoscute din sistemul solar, cu diametre medii de 22.2 km și, respectiv, 12.6. Phobos orbitează extrem de aproape de suprafața marțiană, cu o altitudine de doar 6000 km (3728 mi). Acest lucru este ridicat în comparație cu Stația Spațială Internațională, care orbitează la aproximativ 350 km (217 mi) deasupra suprafeței Pământului, dar este luna cu cea mai apropiată orbită a oricărei planete importante cunoscute până acum. Phobos orbitează Marte la fiecare șapte ore și jumătate, în comparație cu Stația Spațială Internațională care orbitează în jurul Pământului la fiecare oră și jumătate.
De pe suprafața marțiană, Phobos poate fi observat tranzitând Soarele, acoperind aproximativ 20% din disc. Deimos, de dimensiuni similare cu Phobos, dar mult mai îndepărtat, orbitând la 23,460 km (14,577 mi) deasupra suprafeței marțiane, apare doar ca un punct negru care tranzitează Soarele, ceea ce face în mod regulat. Ambele evenimente de tranzit au fost observate de rovere pe suprafața lui Marte.
Phobos și Deimos nu sunt suficient de masive pentru a fi în echilibru hidrostatic, adică sferice. Phobos este atât de neregulat ca formă și adânc în gravitatea lui Marte, încât gravitația de pe suprafața sa variază cu până la 450%. Viteza sa de evacuare este de numai 11 m/s – aceasta este prea mare pentru ca un om să sară de pe suprafața sa, deoarece cele mai rapide salturi umane sunt de numai aproximativ 2 m/s – dar o rachetă slabă sau chiar un arc spiralat ar fi suficient. Ai putea chiar să instalezi o rampă și să conduci o mașină suficient de repede pentru a atinge viteza de evacuare, atâta timp cât ai putea furniza oxigen pentru motorul tău cu ardere.
Phobos este acoperit de șanțuri ciudate și de un crater mare numit Stickney, după soția descoperitorului său, Asaph Hall, un astronom șef la Observatorul Naval al SUA la sfârșitul secolului al XIX-lea. Detectarea lunilor marțiane a necesitat un telescop de 19 cm/66 inchi, cel mai mare din lume la acea vreme. Imaginile cu cea mai mare rezoluție cu Phobos și Deimos de până acum au fost realizate de Mars Global Surveyor, care a intrat pe orbita marțiană în 26 și cu care contactul s-a pierdut în 1997.