火星大氣層內也有降落物，但不是雨雪及冰雹，而且由二氧化碳結成的冰。最使人驚奇的，它先用水冰結成一個小格子，體積極小，其中儲藏二氧化碳分子。有時也可見到一粒一粒的水冰，但為量太微。英國人瓊斯稱這些水冰粒為“白色降落物”，簡稱白落物。火星北極區及南極區每年進入冬季，先降落水冰；接著降落白落物。更冷時，降落二氧化碳分子所結成的冰粒，叫做二氧化碳冰，也叫做幹冰。在兩極地區可積成二氧化碳冰蓋。次年，夏季溫暖，冰蓋融化成為二氧化碳氣體，回升到空中；剩下來永不融化的真正冰蓋，即由水凍結而成的冰蓋，覆蓋火星北極區及南極區。
火星表麵有土壤，其中含氧、矽、鐵、鈣、鋁、鉀。表層是火成岩，可能為玄武岩。火星南半球多隕石坑，密密麻麻，類似月球；火星北半球多玄武岩熔岩流，已固結成盾狀火山。火星上有許多大火山，但無火山錐，全是盾形火山，趴在表麵上；沒有一座象日本富士山或美國雷尼爾山那樣的錐狀山體。因為全是玄武岩熔岩流，不粘，可以流得很遠，類似盾形，覆在火星表麵上。地球星上也有盾形火山，但規模不大，因為地球星有板塊運動，可以阻止岩漿外流，例如夏威夷群島。火星無板塊運動，玄武岩岩漿由同一地點連續向外流，才造成比珠穆朗瑪峰高三倍的奧林波斯山。從這一方麵看地球星，板塊運動釀成地震災害、火山災害，似乎不利於人類，然而從另一角度來看，板塊運動可以平衡地麵環境，又似乎利大於害。火星上最高的奧林波斯山是死火山，它的外形類似夏威夷島上的冒納羅亞火山，基部寬約800公裏，山頂高出火星表麵25公裏，山頂有一大型火山口，直徑長達65公裏。由於火山噴發，引起火星表麵岩層破碎，出現大裂穀；並因缺乏板塊運動，裂穀不能填滿，繼續存在。火星上不僅有大裂穀，而且有大盆地，例如希臘盆地（HellasBasin）及阿爾及爾盆地（Ar-gyreBasin），後者麵積廣大而平坦，類似大平原。
火星北極區及南極區各有一冰蓋，叫做“極冠”（PolarCap），冠的下麵全是永凍不融的老冰。這老冰就是上文所說的水冰。
往日的火星似乎溫度較高，現今低於-80℃。火星表麵也有流水，而且蝕成河穀。這些河道的分布介於北緯30°與南緯40°之間，較大的河長約400公裏到700公裏。後來，河水蒸發，河穀變為幹穀，現今沒有水，但穀係清晰可見，有幹穀，也有支穀。水進入空中，受太陽輻射使氫與氧分開，水汽也逐漸被消滅。由於氣溫變低，兩極地區出現永凍的冰，堅似岩石，不再熔化。
火星表麵無磁場，也無往日所猜測的弱磁場。沒有磁場就沒有輻射帶。以前假定火星有一個金屬核，也假定環繞火星外空有一個輻射帶。現今已證實火星無磁場，也無輻射帶（類似地球星外的磁層）。然而宇宙線可以直射到火星表麵，強烈的程度相當於地球星麵100倍，可以傷人。
經多年觀測，火星表麵有60%是沙漠區，由淡紅色沙礫組成；有少數地區是綠色，而且這綠色地區依據“火星年”的變易而有變易。有人猜是植物，但火星上無水，少氮缺氧，如何能有植物？美國水手四號探測器（Mariner4）探測的結果，證實無植物存在。因此，對此綠色地區有兩種推測：一為火山噴出物，它的顏色隨著表麵溫度高低變化而有改換；另一種推測，這綠色帶是一種錯覺，當大片紅色沙礫表麵鄰接大片灰色表麵，灰色表麵的邊緣受紅色表麵的影響，使人誤認為綠色。我們認為後一種解釋較為正確。
1969年美國先後發射“水手六號”及“水手七號”去拍近距離火星照片。1971年又送“水手九號”拍得萬幀照片，均無傳說中的火星表麵上的運河。1971年內蘇聯也發射兩艘太空船“火星Ⅱ”及“火星Ⅲ（MarsⅡ及MarsⅢ）”。1975年美國又發射“海盜一號”（VikingⅠ）探測器，不久又發射“海盜二號”（VikingⅡ）探測器各運行10個月。1976年7月20日“海盜一號”到達火星；二號於同年內9月3日到達。它們測出火星空氣溫度，表麵土色及火山形狀；測出希臘盆地有2000公裏寬，4公裏深，峽穀比美國大峽穀長10倍，深3倍；測出火星無海洋，無大山脈，無板塊運動；測出火星沒有地球星的結構，並非完全類似地球星，尤其是火星土壤內未能找到有機質，使人失望。
地球星上除高緯度外，月均溫大致介於-10℃到20℃之間，相差不過30度；而火星上低緯度氣溫介於-30℃到-80℃之間，遠低於冰點。地球星上大氣層內氣體中氧占21%，氮占78%，二氧化碳隻占0.03%；而火星大氣層內氣體中氧不及0.1%，二氧化碳竟占95%。地球星表麵上海洋占總麵積71%，陸地上又有湖泊江河；而火星表麵上無水，隻有極冠區域由堅冰築成它的下層。從以上三項比較來看，可以說，地球星真是美極了，好極了。因此，住在地球星上的人類為什麼不好好保護空氣，反使它受汙染？為什麼不好好保護淡水資源，使它受汙染而不能飲用？我們的淺見，最好請他們能到火星表麵上去度假，那時候他們才能了解淡水的可愛與氧氣的可貴。
在火星上仰望天空，由於空氣稀薄，天空為深紫色。晝間可以望見大星，夜間尤為新奇，比在地球星表麵上所能見到的要多許多倍，而且更明更亮，尤其是所看到的地球星及其衛星月球最易引起興趣，前者明朗，類似一顆藍光星；後者暗淡，類似小星。
火星有兩個衛星。一個叫做火衛一（Phobos，意譯為懼星，音譯為浮博士。一譯火星內衛星），另一個叫做火衛二（Deimos，意譯為慌星，音譯為第摩士。一譯火星外衛星）。這兩個衛星1877年內為霍爾所發現。
火衛一距火星表麵隻有6000公裏，距火星中心為9397公裏。因為距離太近，逐漸受到火星的強大引力，兩者之間的距離在縮短，而且有可能會互相碰撞。火衛一的體積是27×21×19立方公裏，形狀極不規則。表麵多撞擊坑（隕石坑）。環繞火星一周，恒星周期隻有7小時39分，比火星自轉一周快三倍。它是逆行的，西出東落。公轉周期小於行星的自轉周期是它的第一特征。逆轉是其第二特征。第三特征是它在太陽係各衛星中最接近行星。從火星表麵上看火衛一視周期為11小時；並且在每個火星日中，它由西方兩次升起，從東方兩次落下。火衛一表麵上有兩個很大的環形山，其中都是撞擊坑，表麵上又有許多凹槽，成於一連串的小撞擊坑。火衛一表麵上最大的撞擊坑叫做斯蒂克尼（Stick-ney）。坑口直徑長約8公裏。
火衛二距火星中心較遠，為23460公裏。火衛二的體積是10×12×15立方公裏。環繞火星一周為30小時18分。它的軌道麵與火衛一大致相同，一在內空，一在外空，無互撞的危險。火衛二的視周期約為132小時。表麵上最大的撞擊坑叫做霍爾坑。至於逃逸速度，據說火衛一為秒速16米，火衛二為秒速10米。這兩顆衛星反照率極低，各為5%。月球反照率為7%，隻有月海（Mare）區內反照率為5%。這現象使人聯想到它具有小行星的構造，因為岩質內含有碳，反照率才會低。至於視星等，火衛一為+11.5等，火衛二為+12.5等。
有人認為這兩顆火星小月亮是被火星的引力抓來的，因為火星軌道外側就是小行星軌道，近水樓台，抓來很易。但也有人反對這種假說，因為這不符合天體力學原理。有些人則認為，火星原來隻有一個衛星，後來受流星撞擊，分裂為大小兩塊，即今日所見的火衛一和火衛二。由於自身的引力不夠強大，不能塑造為一圓球形而保留往日殘破的怪狀。有人說，火衛一表麵上大凹槽是一些大裂縫，因為它太接近火星表麵，受火星的起潮力（即引力）而開裂，開裂而破碎，大部分落在火星表麵上，小部分也有可能墜落在地球星上或月球上。
據說，1978年“海盜”號探測器曾探測到火星赤道附近有一個大型撞擊坑，坑內有白色石塊，叫做白岩（WhiteRock），長18公裏，寬14公裏，厚度不知，坑的位置在火星上南緯8°、西經135°。因為接近赤道，不可能是大冰塊，也不可能是幹冰。這塊白岩表麵溫度高，不可能有凍結物。但是火星表麵上是沒有白岩的，火衛一和火衛二表麵都無白岩，小行星內也未見白岩。因此，這個發現確是個大問題。
小行星是怎樣產生的小行星個個是大石塊。表麵上無空氣，無水，更無生物，但有堅硬的岩石殼，這一點極似接近太陽的類地行星。因為它們的體積大於流星體（Meteoroid），改稱小行星（Asteroid，或Planetoid，或MinorPlanet）。它們形成的時間與九大行星相同，有自轉，也繞日進行公轉。
小行星的軌道是橢圓的，大多介於火星與木星兩軌道之間，叫做小行星帶。1801年1月1日第一顆小行星被發現，叫做穀神星（Ceres），編為小行星1號，直徑1020公裏，自轉一周是9小時5分，公轉一周是1681日。1802年又發現智神星（Pallas），編為小行星2號，直徑585公裏。接著發現小行星3號，定名婚神星（Juno），直徑長248公裏，及小行星4號，定名灶神星（Vesta），直徑538公裏。
現今已發現而且被編號的小行星有2958顆，已被雷達測得的有5萬多，估計小行星總數超過百萬。由中國人發現的小行星有幾十顆。小行星拉丁文前麵附有數字，例如1Ceres；16Psyche；433Eros，就是它的編號。小行星雖然很多，但所占有空域也十分廣大。它們彼此相距都超過百萬公裏遠，很難互相撞碰。如果撞上了，破碎而成為小石塊，依舊是小行星。
直徑超過100公裏的小行星不及200顆，大多數直徑在1公裏以下。小行星質量的總和比月球還小。穀神星及智神星的表麵是碳質的，其他小行星全是石塊。1898年發現的愛神星（433Eros）是一塊長條形的大石頭，長35公裏，寬16公裏，厚7公裏。在望遠鏡裏看有時大，有時小。它有自轉，自轉一周的時間是5小時16分；又有公轉，公轉一周的時間為1.5年。當這石條的一端正對著太陽時，在望遠鏡裏所見到的光點就小。如果這石條橫列而向太陽時，從望遠鏡裏所看到的光點化為光條，也很好看。
小行星帶寬而深小行星帶的一側接近火星及地球星兩軌道，另一側接近木星及土星兩軌道。絕大部分都在火星與木星兩軌道之間，隻有少數的幾顆接近地球星軌道或土星軌道。接近火星軌道的一側全是石塊；接近木星的一側，表麵多由碳組成，顏色昏暗，反照率極弱。這現象充分顯示小行星成因不同。
總之，小行星帶內小行星分布並不均勻。大致可分為三帶：主要的小行星帶位於火、木兩星軌道的中部，寬約2億公裏，相當於1.3天文單位，即介於距日2.6～3.0天文單位之間。由此向外，有一狹帶叫做希爾達小行星群（HildaGroup）。更外，在木星軌道上有兩組，都叫做特羅伊小行星群（TrojanGroup），其中一組在木星前方，另一組在木星後方，這些小行星原來都是木星的衛星，受外力（可能是土星）的影響而離開木星，成為同軌道上的小行星。
最接近地球星的小行星，叫做伊卡魯斯（Icarus），編號為1566。當它最接近地球星時隻有560萬公裏遠（注意：火、地兩行星軌道最狹處相距也有7800萬公裏）。次近的是阿波羅（Apollo）及亞當尼斯（Adonis），都是橢圓形軌道。近日點進入金星軌道以內；遠日點在火星軌道以外。它們的軌道都在高空，遠遠在黃道麵上方，不會發生碰撞的災禍。伊卡魯斯直徑為1.5公裏，自轉一周為2.3小時。上文所述愛神星（433Eros）距地球星最近時為2300萬公裏。
1977年，在土星軌道內側也發現一顆小行星，命名為奇倫（Chiron），編號2060，意譯為聰明的星。近日距為8.5天文單位，繞日公轉一周為50年。軌道扁心率為0.38，比冥王星還大，直徑估計為100～300公裏。據說這顆星有可能被撞出冥王星軌道外，或者破碎。一般人相信，彗星的起源地在太陽係以外；又相信小行星的起源地在太陽係中部。他們也相信，彗星有冰；小行星上可能也有冰。小行星由石塊組成；彗星也有石頭。兩者的差別很微，那麼，小行星是否是一顆彗星呢？（後來證實它是彗星。）