Misije na Mars uključivale su tri osnovne faze. Najprimitivnije su bile početne misije preleta. Slijedili su orbiteri i konačno lenderi i roveri. U 2009., orbiteri i roveri i dalje su aktivni na planetu i prikupljaju podatke za proučavanje znanstvenika na Zemlji.
Prvi tipovi misija na Mars bili su preleti. Ove vrlo rane letjelice uključivale su Mariners 3, 4, 6 i 7. Ovi zrakoplovi su doslovno letjeli pokraj planeta, fotografirajući dok su prolazili. Ove su slike bile prve snimke planeta izbliza ikad snimljene. Pokazali su udarne kratere slične mjesecu i pokazali da linije koje se vide sa Zemlje nisu kanali za koje su neki vjerovali da jesu.
Orbiteri su poslani na Mars kako je tehnologija napredovala. Među njima su Mariner 8 i 9, Viking 1 i 2, Mars Observer, Mars Global Surveyor, Mars Climate Orbiter, 2001 Mars Odyssey, Mars Express i Mars Reconnaissance Orbiter. Od 2009. Orbiteri Odyssey i Reconnaissance još uvijek su dosljedno slali informacije. Oni su pokazali znakove špilja, ledenjaka i naslaga soli na Marsu, dok su dokazi Gama zraka ukazali na mogućnost oceana na Marsu u jednom trenutku. Europski Mars Express pokazao je slične nalaze.
Konačno, misije na Mars napredovale su do landera i rovera koji su poslani na površinu planeta radi “ručnog” istraživanja. To uključuje Viking 1-2, Pathfinder, Polar Lander/Deep Space 2, Mars Exploration Rovers i Phoenix. Pod kontrolom znanstvenika Nacionalne uprave za aeronautiku i svemir (NASA), roveri se kreću planetom prikupljajući podatke o ključnim pitanjima. Spirit i Opportunity i dalje su snažni nakon pet godina. Iako se kontroliraju sa Zemlje, podložni su vremenskim prilikama i promjenama na površini Marsa.
Početkom 2009. posljednja od misija na Mars bio je rover Phoenix. Phoenix je sletio u kolovozu 2008. s primarnom namjenom geološke prirode. Namjera je proučavati geologiju iza vode na Marsu, što bi zauzvrat pomoglo u razumijevanju klimatskih promjena. Također ima zadatak otkriti bilo koje potencijalno stanište na granici ledenog tla.
Budućnost misija na Mars je bezgranična. NASA planira poslati zrakoplove i balone na površinu radi proučavanja s pogledom iz zraka. Istraživanja podzemlja istražit će geologiju planeta i provjeriti ima li vode ili znakova prijašnjeg života. Uzorci koje prikupljaju misije rovera s vremenom će znanstvenicima dati priliku da proučavaju stijene, tlo i atmosferu Marsa sa Zemlje.