Pozorování
První pozorování planety jsou známá již z období prvních civilizací (Egypťané, Babylóňané a Řekové), kdy byl Mars pozorován pouhým okem. Během první poloviny 17. století využili astronomové první konstruované dalekohledy pro pozorování, které jim umožnily rozeznat na povrchu planety tmavé a světlé plochy, z čehož se usoudilo, že na Marsu jsou polární čepičky.
V roce 1877 se poprvé v mapách povrchu Marsu objevují nové útvary tzv. kanály, které ale byly pouhým optickým klamem zapříčiněným špatnými rozlišovacími schopnostmi dalekohledu a představivostí italského astronoma Giovanna Schiaparelliho, který je pozoroval jako první. Částečně vlivem špatného překladu italského slova „canale“ znamenající vyjma umělého kanálu i přírodní „koryto“ došlo k mýlce, že dílo je umělého charakteru. Zpráva o pozorování se rychle roznesla a následně objev začaly potvrzovat i další pozorovací místa a vytvářet nepřeberné množství podrobných map neexistujících kanálů (spolu s nimi začaly vznikat teorie o jejich umělém vzniku a umírající civilizaci na vysychající planetě). Ve skutečnosti jsou kanály jen optický klam, který vzniká řetězcem tmavých skvrn. Jejich existence byla po 50 letech pozorováním vyvrácena, ale část veřejnosti je stále měla za existující dílo. Až fotografie z kosmických sond jednoznačně toto přesvědčení vyvrátily.
Při pozorování dalekohledem ze Země nelze vidět žádné významné detaily povrchu vyjma polárních čepiček, a tak podrobné prozkoumání Marsu mohlo proběhnout až po návštěvě sond.