D'un point de vue géologique, Mars porte les traces d'une histoire mouvementée : la planète révèle un large éventail de structure géologique comme une forte dissymétrie entre l'hémisphère nord, comportant une multitude de volcans (aujourd'hui éteints) et l'hémisphère sud, couvert de multiples cratères d'impact. On trouve sur Mars de gigantesques volcans, tel Olympus Mons d'une dimension de 27 km de haut (l'Everest mesure un peu moins de 9 km de haut) et d'une largeur de 600 km de diamètre ; ceux-ci témoignent d'une activité volcanique intense dans le passé. Leur gigantisme semble également indiquer l'absence de tectonique de plaques qui créerait plutôt une chaîne de volcans de plus petite taille. Il faut noter que la surface de la planète est couverte de poussières rougeâtres et de blocs rocheux.

Les missions précédentes n'ont détecté aucune activité tectonique sur Mars. Cependant, certains séismes se produisent à cause des variations thermiques de la planète. Les impacts de météorite pourraient constituer la deuxième source d'activité de la planète.