Teoria (najbardziej prawdopodobna) dotycząca budowy Marsa głosi, że składa się ze stałego jądra, w którego skład wchodzą nikiel i żelazo. Powierzchnię planety stanowi natomiast cienka, trzydziesto kilometrowa skorupa składająca się w 2/3 z krzemu, żelaza i jego związków, dzięki którym planeta ma czerwony kolor.

Na Marsie nie występuje pole magnetyczne podobne do ziemskiego. Występują natomiast słabe pola magnetyczne o lokalnym charakterze. Obserwacje wykazały, że w skorupie Marsa znajdują się na przemian położone pasma o przeciwnych biegunach. Co ciekawe, podobne struktury można znaleźć na dnie ziemskich oceanów. Dowodzi to występowania ruchów tektonicznych, co z kolei jest przesłanką świadczącą o tym, że kiedyś na Marsie istniało dipolowe pole magnetyczne, pochodzące od płynnego jądra.

Pojazdu Opportunity odkrył na Równinie Meridiani małe kulki hematytu. Najprawdopodobniej powstały one w środowisku wodnym kilka miliardów lat temu. Na podstawie tego i innych dowodów grupa naukowców ogłosiła że "...w pewnym okresie marsjańskiej historii Równina Meridiani mogła mieć warunki odpowiednie do życia..." Pojazd Spirit znalazł minerał getyt, który może powstać tylko w obecności wody. Posługując się danymi z amerykańskiego orbitera Mars Odyssey odkryto w niektórych rejonach pokłady wody pod powierzchnią gruntu. 

W 1996 r. badacze zajmujący się meteorytem który najprawdopodobniej pochodził z Marsa, ogłosili odkrycie struktur będących mikroskamieniałościami mikroorganizmów. Jednak kolejne badania wykazały, że znalezione struktury nie są pochodzenia organicznego.