Većina ljudi upoznata je s uzorkom Zemljine orbite, pa je najlakše raspravljati o Marsovoj orbiti u odnosu na Zemljinu. Mars i Zemlja dijele mnoge sličnosti u svojim orbitama. Oboje su eliptični uzorci i drže se na sličnom aksijalnom nagibu. Marsova orbita ima ekscentričniji uzorak od Zemlje, što uvodi neke razlike u vremenskim obrascima između dva planeta.
Ako se gleda odozgo, čini se da i Zemlja i Mars kruže oko Sunca u smjeru suprotnom od kazaljke na satu i gotovo su u istoj ravnini. Astronomska jedinica je mjerenje otprilike 150 milijuna km, odnosno udaljenosti od Zemlje do Sunca. Zemljina orbita je stoga 1 astronomska jedinica (AJ), dok je Mars u prosjeku 143 milijuna milja (230 milijuna km) ili 1.5 AJ. Zemlji je potrebna jedna godina da kruži oko Sunca, dok orbita Marsa traje oko 687 zemaljskih dana ili 1.88 puta duže od zemaljske godine. Dan na Marsu je nešto duži od dana na Zemlji, u prosjeku oko 24 sata, 39 minuta i 35 sekundi.
Ekscentricitet se koristi za definiranje oblika bilo koje planetarne orbite. Savršen krug ima ekscentricitet nula. Elipse imaju ekscentricitet između 0 i 1, dok parabole imaju točnu mjeru 1. Marsova orbita ima ekscentricitet od 0.09, što je čini drugom najekscentričnijom orbitom od svih planeta. Samo Merkur ima veći.
Taj ekscentricitet znači da postoji velika razlika u udaljenostima kada je najbliže Suncu, odnosno njegovom perihelu, i kada je najudaljenije, afelu. Perihel na orbiti Marsa je otprilike 1.38 AJ ili 129 milijuna milja (207 milijuna km). Afel je oko 1.66 AJ ili 155 milijuna milja (249 milijuna km).
Marsov aksijalni nagib je 25.19 stupnjeva. Budući da je ovo vrlo slično nagibu Zemlje od 23.45 stupnjeva, Marsova godišnja doba su vrlo slična onima na Zemlji jer ih ima četiri. Svako godišnje doba traje gotovo dvostruko dulje od zemaljske, budući da je godina na Marsu duža. Oni također imaju tendenciju da budu mnogo ekstremniji budući da se afel i perihel toliko drastično razlikuju. Ljeta su toplija jer se Marsova orbita približava suncu, dok su zime oštrije u njegovim daljnjim područjima.
Pretpostavlja se da je prije mnogo godina Marsova orbita bila mnogo manje ekscentrična. Procjenjuje se da je bio bliže 0.002 prije oko 1.35 milijuna Zemljinih godina. Gravitacijske sile koje stvaraju drugi planeti polako povlače Mars u veći eliptični uzorak.