أظهرت الصور الملتقطة أن سطح المريخ يتكون من تضاريس جيولوجية مختلفة، فتوجد على سطحه فوهات بركانية وتلال غير منتظمة وأودية عميقه وجبال ذات أصل بركاني، ويصل اتساع بعض الفوهات حوالي 2000 كيلومتر، وعمرها مقارب لعمر البراكين على سطح الأرض أي حوالي 3 بلايين عام. وأشهر الجبال البركانية هو (جبل اوليمبوس) Olympus Mountain ويبلغ قطر فوهته 65 كيلومتراً، وقطر قاعدته 480 كيلومتراً، وارتفاعه 20 كيلومتراً، وتسمى فوهته (كالديرا(Caldera  .

توجد على سطح المريخ أيضاً فوهات تشكلت بفعل ضربات النيازك وليست براكين خامدة، وربما تشكلت هذه الفوهات في المراحل الأولى من عمر المجموعة الشمسية، حينما كانت النيازك تضرب سطح المريخ بكثافة وبشده، كما أن قرب المريخ من مدار الكويكبات، زاد من احتمال ضرب النيازك بسطحه.

تشير الدراسات الجيولوجية أن عوامل التعرية على سطح المريخ أقل منها على الأرض، وهذا أمر منطقي تماماً، فسطح المريخ شبه خال من الرياح العاتية وتغير درجة الحرارة المتواصل وعدم وجود الأمطار والمجاري المائية والسيول والبحار ، لذلك فإن عوامل التعرية على سطح المريخ بلا شك قليله مقارنة بسطح الأرض، ولا يوجد عامل رئيسي لحدوث التعرية على سطح المريخ سوى بعض العواصف الرملية التي تهب بين الحين والآخر. توجد على سطح المريخ العديد من الأودية بعضها ضخم وبعضها صغير الحجم، وأشهر الأودية هو ( وادي مارينر(Mariner Valley ، وهو عبارة عن أخدود يصل طوله إلى 4800 كيلومتر، وعرضه 120 كيلومترا، وعمقه 5 كيلومترات.

ومن العلامات البارزة على سطح المريخ، هي المجاري الجافة التي يبدو أنها كانت مليئة بالمياه لكنها جفت منذ العهد القديم للمريخ، ولا يعرف بالضبط سبب جفاف المياه إذا كانت بالفعل مجاري مياه حقيقية، ولكن على الأقل هكذا تبدو في الصور الملتقطة لسطح الكوكب. إن التحليل الكيميائي التي أجرته مركبة الفضاء (فايكنغ-1) على تربة سطح المريخ، أظهر أن تربة المريخ تتكون بشكل رئيسي من المواد التالية.