１９６２年１１月，苏联发射了“火星１号”探测器在飞离地球１亿公里时与地面失去联系，从此下落不明，它被看作是人类火星探测的开端。

１９６４年１１月，美国向火星发射“水手４号”飞船。

１９６５年７月１５日，“水手４号”飞近火星，从距离火星１万公里处拍摄了２１幅照片，发现火星上存在大量环形山，火星大气密度只有地球的１％，火星既没有熔化的铁核也没有磁场。

１９６５年，苏联发射的“探测器２号”与地球失去联系，其探测情况没有公布。

　 １９６９年，美国“水手４号”发回７５张照片。同年，美国“水手５号”和“水手６号”飞船再次掠过火星。它们拍摄的２００多幅照片表明，火星表面的温度比预想的更低，火星大气中二氧化碳含量高达９５％，水蒸气几乎难以寻觅。当年，美国水手７号探测器发回１２６张照片。

１９７１年，苏联发射的“火星２号”投下的探测仪器摔毁在火星表面，“火星３号”由于赶上火星沙暴，着陆舱仅工作了２２秒钟便与地球失去联系。

１９７２年，美国“水手９号”飞船沿火星外层空间轨道飞行，成为火星的第一颗人造卫星，环绕火星轨道进行长期考察。“水手９号”成功拍摄了火星全貌，发回７３２９张照片，确认火星上并不存在运河，火星的一个半球上有许多环行山，外貌很象月球，另一个半球则比较平坦。

美国国家航空和航天局公布的火星探测机器人“火星探测流浪者”号探测器的概念照片

１９７４年，苏联“火星５号”探测器环绕火星轨道飞行数天。同年，苏联“火星６号”和“火星７号”探测器在火星着陆，探测结果没有公布。

１９７５年，美国发射“海盗１号”、 “海盗２号” 探测器。１９７６年７月和８月，它们的着陆器分别在火星成功着陆。这两个着陆器携带了许多精密仪器，分析了火星的土壤，测量了风速、气压和温度，并确定了火星的大气成分。把火星探测活动推进了一步。在此后几年中，两艘飞船几乎拍摄了火星的整个表面，并向地球发回了异常清晰的火星照片５１５３９张以及大量的探测数据。１９７８年７月，“海盗２号”停止工作。１９８０年８月，“海盗１号”也结束了它４年的观测使命。

１９８９年，苏联“福波斯１号”和“福波斯２号”探测器在前往火星途中失踪。

１９９２年９月，美国“火星观察者”号探测器发射升空，在１９９３年８月进入火星大气层前与地面失去联系。

１９９６年，俄罗斯“火星—９６”航天器 发射失败。

１９９６年１１月，“火星环球观测者”探测器发射升空，并于１９９７年进入环火星轨道。

１９９６年１２月４日，携带“旅居者”号火星车的美国“火星探路者”号探测器发射升空，１９９７年７月４日在火星阿瑞斯平原着陆。这次探测的主要目的是让有轮子的“旅居者”号在地面工作人员的遥控下在火星上行驶，以实现对火星较大范围的移动考察。这次探测活动使人类对火星地表景观有了直观的认识。１９９８年３月，“火星探路者”号飞船及其携带的火星车停止工作。“火星探路者”共向地面传回了２６亿比特的科学信息、１．６万幅图片以及对火星岩石和土壤进行了１５份完整的化学分析结果。

美“火星探测流浪者”号

１９９８年７月，日本发射“希望”号火星探测器，预定于１９９９年１０月抵达火星，但上天后厄运不断，２００３年１２月日本航天机构宣布这次火星探测使命终告失败。

同年１２月，美国“火星气候探测者”探测器发射升空，但１９９９年９月在进入火星大气层时被烧毁。

１９９９年１月，“火星极地着陆者”发射升空，但１９９９年９月在进入火星大气层时被烧毁。接连两次探测火星的失败严重影响了美国宇航局的火星考察计划，使其一度中断。

２００１年４月，美国发射“奥德赛”号火星探测器。这次发射标志着美国火星探测计划重新启动。２００２年，“奥德赛”探测器发现火星表面和近地表层中可能有丰富的冰冻水，但这一问题仍存在争议。

２００３年６月２日，欧洲宇航局的第一个火星登陆器“猎兔犬２”号及其搭乘的“火星快车”探测器由俄罗斯“联盟”号运载火箭在哈萨克斯坦的拜科努尔发射场成功发射升空。２００４年２月１１日，欧洲航天局宣布“猎兔犬２”号火星登陆器已丢失。“猎兔犬２”号自２００３年１２月２５日登陆火星后地面人员就一直无法与它取得联系。

２００３年６月１０日，携带“勇气”号火星车 的美国“火星探测流浪者”号探测器飞向太空。按计划，探测器将于２００４年１月飞抵火星轨道，随后将通过降落伞和气囊缓冲方式，向火星“古谢夫环形山”投下“勇气”号，以寻找那里是否有水的踪迹。７月７日，“勇气”号火星车的“孪生兄弟”“机遇”号火星车 成功升空。

２００３年１２月１９日，欧洲航天局“火星快车”探测器携带的“猎兔犬２”号登陆器成功脱离了“火星快车”，并准备在火星表面着陆。但在规定的着陆时间格林尼治时间２５日２点５４分（北京时间１０点５４分）过后，地面控制人员至今一直未能与“猎兔犬２”号取得联系。欧洲专家估计，“猎兔犬２”号可能掉进了火星表面的坑道。

２００３年１２月２５日，“火星快车”探测器启动了发动机，脱离了可能与火星相撞的危险轨道，开始在环火星轨道上正常运行。

２００４年１月３日，美国“勇气”号火星车于太平洋时间３日２０时３５分（北京时间４日１２时３５分）左右，在火星表面成功着陆，并于２０时５２分向地球发回第一个信息。美国宇航局宣布这一登陆计划取得成功。在“勇气”号成功着陆几个小时后，该探测器从着陆区附近传回１０多张高清晰度图片，为探测工作取得了良好开端。>>>

２００４年１月１４日，美国总统布什在华盛顿提出，争取最早在２０１５年让美国宇航员重返月球的目标，并建议将月球作为未来载人火星探索的“跳板”。

２００４年１月１５日，美国“勇气”号火星车成功驶下逗留了１２天的登陆舱，首次开上火星表面，并在火星上行驶了约１米，拍摄了多张照片，准备开始漫游。

２００４年１月２２日，美国宇航局的科学家说，“勇气”号火星车已连续３０小时与地面失去联络。对于这一非常严重的异常情况，科学家们正在昼夜不停地寻找对策。

２００４年１月２３日，美国宇航局重新与出现故障的“勇气”号火星车建立了联系，收到了“勇气”号传回的两组数据。

２００４年１月２４日，美国“机遇”号火星车成功降落在预定着陆地点——火星“梅里迪亚尼平原”。