Марс после того, как он образовался, подобно другим планетам земной группы,подвергался интенсивной бомбардировке астероидами и кометами. Бассейны и кратеры — следы этой бомбардировки хорошо сохранились на Марсе в южном полушарии, но, в основном, стерты в северном. Северное полушарие имеет и другое отличие — поверхность там на несколько километров ниже. Это систематическое различие между двумя частями планеты — дихотомия — пока не нашло окончательного объяснения.
Согласно одной из гипотез она образовалась при столкновении с астероидом (относительно поздним), согласно другой — в результате внутренних процессов, как при формировании континентов на Земле. В целом, однако, роль тектонических явлений на Марсе значительно меньше, по-видимому, из-за меньших размеров планеты.
Механизм тектоники плит, рождающий на Земле молодую кору в срединных хребтах на дне океанов, на Марсе не работает; единственным исключением может быть долина Маринера. На Марсе нет горных хребтов. На Марсе имеются множество гор вулканического происхождения, среди них очень высокие — до 25-28 километров и молодые, их абсолютный возраст не более 100 млн. лет. Меньшая сила тяжести позволяет вулканическим горам на Марсе вырасти до больших размеров, чем на Земле, а малая подвижность коры благоприятствует их сохранению. Имеется множество следов разнообразных эрозионных процессов — беспорядочно расположенные холмы и провалы, разного рода долины, прорытые лавой, ледниками или потоками жидкой воды, золовые отложения, дюны и т.д. Особый интерес представляют долины, часть которых это высохшие русла рек. Сейчас на поверхности Марса существование жидкой воды невозможно: она бы выкипала, так как атмосферное давление очень низкое.
Высохшие русла рек указывают на то, что миллиарды лет назад планета Марс имела, по-видимому, более плотную атмосферу и жидкую воду. Различаются несколько типов таких рек. Некоторые из них — мощные, но кратковременные катастрофические потоки — по расходу воды превосходили Амазонку. Марс— Пасфайндер был посажен на пересечении устьев двух таких русел (долин Арес и Тиу). По-видимому, это были скорее не реки, в обычном понимании этого слова, а гигантские селевые потоки, перемещавшие обломки породы разных размеров и льда. Возраст таких образований, вероятно, меньше миллиарда лет. Другой тип русел — извилистые, разветвляющимися притоками. Они являются более древними и существовали дольше.
