火星的自轉和地球十分相似，自轉一周為24小時37分22.6秒。火星上的一晝夜比地球上的一晝夜稍長一點。火星公轉一周約為687天，火星的一年約等於地球的兩年。
火星有兩個衛星。靠近火星的一個叫火衛一，較遠的一個叫火衛二。由於火星在希臘神話中被看做是戰神阿瑞斯，所以天文學家以阿瑞斯的兩個兒子——福波斯和德瑞斯命名它的兩顆衛星。
火星是地球的近鄰。它與地球有許多相同的特徵。它們都有衛星，都有移動的沙丘、大風揚起的沙塵暴，南北兩極都有白色的冰冠，只不過火星的冰冠是由乾冰組成的。火星每24小時37分自轉一周，它的自轉軸傾角是25度，與地球相差無幾。
火星上有明顯的四季變化，這是它與地球最主要的相似之處。但除此之外，火星與地球相差就很大了。火星表面是一個荒涼的世界，空氣中二氧化碳佔了95%。濃厚的二氧化碳大氣造成了金星上的高溫，但在火星上情況卻正好相反。火星大氣十分稀薄，密度還不到地球大氣的1%，因而根本無法保存熱量。這導致火星表面溫度極低，很少超過0℃，在夜晚，最低溫度則可達到-123℃。