У 1659 нідерландським вченим Християном Гюйгенсом вперше були описані темні області Марса. Майже одночасно з цією подією відбулося і інша подія: італійському вченому Джованні Доменіко Кассіні вдалося виявити на Марсі полярні шапки. Тільки коли в 60-70-х рр. були запущені міжпланетні станції «Марс» і «Марінер», а після - апарати «Вікінг», вдалося дослідити рельєф планети з близької відстані.
Поверхня Марса формувалася під впливом численних вивержень вулканів і марсотрясения. Глибокі сліди залишили також вітер, метеорити, льоди і вода. Умовно планету можна розділити на дві частини: молоді рівнини, які розташовуються в основному в північній півкулі, і стародавні високогір'я, розташовані в південних широтах. Крім цього, присутні дві великі вулканічні області: Фарсида і Еллізіум. Між рівнинними і гірськими районами різниця висот доходить до 6 км - вчені досі ведуть дискусії, звідки взявся такий великий перепад висот. При цьому найбільш ходовими гіпотезами є теорія падіння астероїда і вода, що покриває частину планети в давнину.
Якщо ми поглянемо на малюнок планети марс, то побачимо, що 2/3 її рельєфу складають метеоритні кратери. Старі високогір'я буквально поцятковані ними, тут кратерів майже так само багато, як на Місяці.
Що стосується рівнинних областей, то вони в цьому плані значно відрізняються від високогір'я, про що вже було згадано. Тут метеоритних кратерів набагато менше, і на рельєф в більшій мірі вплинули виверження вулканів. Деякі рівнини повністю покриті застиглими виверженими породами. Потоки лави поступово застигали, а пізніше по ним текли інші потоки. Вийшли своєрідні затверділі «річки», які розташовані навколо великих вулканів.
За земними уявленнями, вулкани Марса - це щось приголомшливе. Найбільший з них - це гора Олімп, яка знаходиться на північному заході області Фарсида, її підставу в діаметрі досягає 550 км, а висота гори - 27,4 км. На вершині розташований величезний 60-кілометровий кратер, який дорівнює за площею Лос-Анджелесу.
Проточна вода теж внесла свій внесок у формування марсіанського рельєфу. На детальних фотографіях поверхні Марса видно промоїни, залишені водою на схилах високогір'я. Ці «струмки» іноді тягнуться на сотні кілометрів. Деякі більше схожі на русла спокійних річок з численними притоками. Ймовірно, вони з'явилися через танення підземного льоду.