Kỹ thuật giao thông liên hành tinh là rất phức tạp và việc thăm dò Sao Hỏa đã trải qua một tỷ lệ thất bại cao, đặc biệt là những nỗ lực ban đầu. Khoảng 2/3 của tất cả các tàu vũ trụ bay đến sao Hỏa đã thất bại trước khi hoàn thành nhiệm vụ và một số đã thất bại trước khi thực hiện những quan sát đầu tiên. Một số nhiệm vụ đã gặp phải thành công bất ngờ, chẳng hạn như cặp đôi Mars Exploration Rovers, đã hoạt động thêm hàng năm trời so với thiết kế của nó.[2] Vào ngày 24 tháng 10 năm 2016, hai chiếc xe tự hành khoa học có mặt trên bề mặt của sao Hỏa đã phát tín hiệu trở lại Trái Đất (Opportunity của nhiệm vụ Mars Exploration Rover và Curiosity của nhiệm vụ Mars Science Laboratory ), với sáu vệ tinh quay quanh hành tinh này: Mars Odyssey, Mars Express, Mars Reconnaissance Orbiter, Mars Orbiter Mission, MAVEN, và Trace Gas Orbiter, đã đóng góp một lượng lớn thông tin về sao Hỏa. Không có nhiệm vụ mang mẫu về Trái Đất nào đã được thực hiện cho sao Hỏa và một sứ mệnh mang mẫu vật về từ vệ tinh Phobos (Fobos-Grunt) đã thất bại.[3]

Vào ngày 24 tháng 1 năm 2014, NASA báo cáo rằng các nghiên cứu hiện tại trên hành tinh sao Hỏa bởi  các xe tự hành Curiosity và Opportunity sẽ tìm kiếm bằng chứng của cuộc sống cổ xưa, bao gồm một sinh quyển dựa trên sinh vật tự dưỡng, sinh vật hóa dưỡng và/hoặc các vi sinh vật, cũng như nguồn nước cổ xưa, bao gồm cả môi trường lưu vực sông-hồ (đồng bằng liên quan đến sông hoặc hồ) mà có thể có khả năng sinh sống.[1][4][5][6] Việc tìm kiếm bằng chứng khả năng sinh sống, mồ học (liên quan đến hóa thạch), và cacbon hữu cơ trên hành sao Hỏa trở thành mục tiêu chính của NASA.[1]