Marsin ilmasto ja sääolosuhteet ovat hyvin erilaisia kuin Maan. Yksi syy tähän on se, että Mars on noin puolitoista kertaa kauempana auringosta kuin Maa. Toinen syy ilmasto -eroihin on se, että Mars on paljon pienempi kuin maapallo ja halkaisija Marsin päiväntasaajalla on noin puolet maapallon koosta. Näiden tekijöiden seurauksena Marsin ilmaston lämpötila on suhteellisen kylmä ja keskilämpötila on noin -80 ° C. Marsin navat ovat kylmimpiä, kun ne saavuttavat -60 -195 ° C, kun taas päiväntasaajan lämpötila voi nousta jopa 125 ° C: een.
Marsin pinnan lämpötila vaihtelee sen mukaan, mikä on korkeus ja vuorokaudenaika. Toinen vaikuttava tekijä on se, että ilmakehässä on tavallista enemmän pölyhiukkasia, jotka imevät auringonvaloa ja siirtävät lämpöä ilmakehään. Marsin ilmakehän kaasut koostuvat pääosin hiilidioksidista, joka muodostaa 95.3 prosenttia ilmakehästä. Loput kaasut vaihtelevat, ja Marsin ilmakehä sisältää itse asiassa hyvin vähän happea verrattuna maahan. Marsin ilmaston hiilidioksidi jäätyy ohuiksi pilviksi korkealla, ja aamulla veden jäästä muodostuu usein sameutta ja sumua alhaisten lämpötilojen vuoksi.
Marsin ilmasto sisältää tuulen malleja, joita esiintyy koko planeetalla ja jotka johtuvat eroista ilmaston lämpenemisessä auringosta korkeilla ja matalilla leveysasteilla. Tuloksena ovat suhteellisen rauhalliset tuulet, joiden nopeus on keskimäärin noin 6 kilometriä tunnissa. Marsilla on ollut tuulia, joita on havaittu jopa 10 kilometriä tunnissa, mutta koska ilmakehä ei ole kovin tiheä, nämä tuulet eivät käytä kovin paljon voimaa.
Näillä tuulilla voi olla mielenkiintoisia vaikutuksia Marsin ilmastoon, mikä voi aiheuttaa pölymyrskyjä ja tornadoja, joita kutsutaan pölypaholaisiksi, kun pinnalta tuleva pöly nousee ilmakehään. Kun tämä pöly lämpenee auringosta, muodostuu voimakkaampia tuulia, enemmän pölyä kerätään ja kuumennetaan ja prosessi saa myrskyn kasvamaan entisestään. Näiden myrskyjen koko voi vaihdella halkaisijaltaan muutaman mailin tai kilometrin välillä aina pölymyrskyihin, jotka voivat peittää koko planeetan. Pölymyrskyjä esiintyy useammin, kun Mars on lähinnä aurinkoa ja ilmakehä lämpenee. Kaudet Marsissa kestävät kaksi kertaa niin kauan kuin maapallon vuodenajat, koska Marsilla kiertää aurinkoa noin kaksi kertaa kauemmin.