１９６２年１１月，蘇聯發射了“火星１號”探測器在飛離地球１億公里時與地面失去聯繫，從此下落不明，它被看作是人類火星探測的開端。

１９６４年１１月，美國向火星發射“水手４號”飛船。

１９６５年７月１５日，“水手４號”飛近火星，從距離火星１萬公里處拍攝了２１幅照片，發現火星上存在大量環形山，火星大氣密度只有地球的１％，火星既沒有熔化的鐵核也沒有磁場。

１９６５年，蘇聯發射的“探測器２號”與地球失去聯繫，其探測情況沒有公布。

　 １９６９年，美國“水手４號”發回７５張照片。同年，美國“水手５號”和“水手６號”飛船再次掠過火星。它們拍攝的２００多幅照片表明，火星表面的溫度比預想的更低，火星大氣中二氧化碳含量高達９５％，水蒸氣幾乎難以尋覓。當年，美國水手７號探測器發回１２６張照片。

１９７１年，蘇聯發射的“火星２號”投下的探測儀器摔毀在火星表面，“火星３號”由於趕上火星沙暴，着陸艙僅工作了２２秒鐘便與地球失去聯繫。

１９７２年，美國“水手９號”飛船沿火星外層空間軌道飛行，成為火星的第一顆人造衛星，環繞火星軌道進行長期考察。“水手９號”成功拍攝了火星全貌，發回７３２９張照片，確認火星上並不存在運河，火星的一個半球上有許多環行山，外貌很象月球，另一個半球則比較平坦。

美國國家航空和航天局公布的火星探測機器人“火星探測流浪者”號探測器的概念照片

１９７４年，蘇聯“火星５號”探測器環繞火星軌道飛行數天。同年，蘇聯“火星６號”和“火星７號”探測器在火星着陸，探測結果沒有公布。

１９７５年，美國發射“海盜１號”、 “海盜２號” 探測器。１９７６年７月和８月，它們的着陸器分別在火星成功着陸。這兩個着陸器攜帶了許多精密儀器，分析了火星的土壤，測量了風速、氣壓和溫度，並確定了火星的大氣成分。把火星探測活動推進了一步。在此後幾年中，兩艘飛船幾乎拍攝了火星的整個表面，並向地球發回了異常清晰的火星照片５１５３９張以及大量的探測數據。１９７８年７月，“海盜２號”停止工作。１９８０年８月，“海盜１號”也結束了它４年的觀測使命。

１９８９年，蘇聯“福波斯１號”和“福波斯２號”探測器在前往火星途中失蹤。

１９９２年９月，美國“火星觀察者”號探測器發射升空，在１９９３年８月進入火星大氣層前與地面失去聯繫。

１９９６年，俄羅斯“火星—９６”航天器 發射失敗。

１９９６年１１月，“火星環球觀測者”探測器發射升空，並於１９９７年進入環火星軌道。

１９９６年１２月４日，攜帶“旅居者”號火星車的美國“火星探路者”號探測器發射升空，１９９７年７月４日在火星阿瑞斯平原着陸。這次探測的主要目的是讓有輪子的“旅居者”號在地面工作人員的遙控下在火星上行駛，以實現對火星較大範圍的移動考察。這次探測活動使人類對火星地表景觀有了直觀的認識。１９９８年３月，“火星探路者”號飛船及其攜帶的火星車停止工作。“火星探路者”共向地面傳回了２６億比特的科學信息、１．６萬幅圖片以及對火星岩石和土壤進行了１５份完整的化學分析結果。

美“火星探測流浪者”號

１９９８年７月，日本發射“希望”號火星探測器，預定於１９９９年１０月抵達火星，但上天后厄運不斷，２００３年１２月日本航天機構宣布這次火星探測使命終告失敗。

同年１２月，美國“火星氣候探測者”探測器發射升空，但１９９９年９月在進入火星大氣層時被燒毀。

１９９９年１月，“火星極地着陸者”發射升空，但１９９９年９月在進入火星大氣層時被燒毀。接連兩次探測火星的失敗嚴重影響了美國宇航局的火星考察計劃，使其一度中斷。

２００１年４月，美國發射“奧德賽”號火星探測器。這次發射標誌着美國火星探測計劃重新啟動。２００２年，“奧德賽”探測器發現火星表面和近地表層中可能有豐富的冰凍水，但這一問題仍存在爭議。

２００３年６月２日，歐洲宇航局的第一個火星登陸器“獵兔犬２”號及其搭乘的“火星快車”探測器由俄羅斯“聯盟”號運載火箭在哈薩克斯坦的拜科努爾發射場成功發射升空。２００４年２月１１日，歐洲航天局宣布“獵兔犬２”號火星登陸器已丟失。“獵兔犬２”號自２００３年１２月２５日登陸火星後地面人員就一直無法與它取得聯繫。

２００３年６月１０日，攜帶“勇氣”號火星車 的美國“火星探測流浪者”號探測器飛向太空。按計劃，探測器將於２００４年１月飛抵火星軌道，隨後將通過降落傘和氣囊緩衝方式，向火星“古謝夫環形山”投下“勇氣”號，以尋找那裡是否有水的蹤跡。７月７日，“勇氣”號火星車的“孿生兄弟”“機遇”號火星車 成功升空。

２００３年１２月１９日，歐洲航天局“火星快車”探測器攜帶的“獵兔犬２”號登陸器成功脫離了“火星快車”，並準備在火星表面着陸。但在規定的着陸時間格林尼治時間２５日２點５４分（北京時間１０點５４分）過後，地面控制人員至今一直未能與“獵兔犬２”號取得聯繫。歐洲專家估計，“獵兔犬２”號可能掉進了火星表面的坑道。

２００３年１２月２５日，“火星快車”探測器啟動了發動機，脫離了可能與火星相撞的危險軌道，開始在環火星軌道上正常運行。

２００４年１月３日，美國“勇氣”號火星車於太平洋時間３日２０時３５分（北京時間４日１２時３５分）左右，在火星表面成功着陸，並於２０時５２分向地球發回第一個信息。美國宇航局宣布這一登陸計劃取得成功。在“勇氣”號成功着陸幾個小時後，該探測器從着陸區附近傳回１０多張高清晰度圖片，為探測工作取得了良好開端。>>>

２００４年１月１４日，美國總統布什在華盛頓提出，爭取最早在２０１５年讓美國宇航員重返月球的目標，並建議將月球作為未來載人火星探索的“跳板”。

２００４年１月１５日，美國“勇氣”號火星車成功駛下逗留了１２天的登陸艙，首次開上火星表面，並在火星上行駛了約１米，拍攝了多張照片，準備開始漫遊。

２００４年１月２２日，美國宇航局的科學家說，“勇氣”號火星車已連續３０小時與地面失去聯絡。對於這一非常嚴重的異常情況，科學家們正在晝夜不停地尋找對策。

２００４年１月２３日，美國宇航局重新與出現故障的“勇氣”號火星車建立了聯繫，收到了“勇氣”號傳回的兩組數據。

２００４年１月２４日，美國“機遇”號火星車成功降落在預定着陸地點——火星“梅里迪亞尼平原”。