Od dawna nie było dnia, aby na Marsie lub na jego orbicie nie działało kilka bezzałogowych sond. Więcej służących do badań i obserwacji sztucznych satelitów w historii miała tylko Ziemia.

Na orbicie okołomarsjańskiej od lat znajduje się amerykańska sonda 2001 Mars Odyssey. Była ona wystrzelona z Ziemi 7 kwietnia 2001 roku, a na orbitę dotarła 24 października 2001 roku. Jej głównym zadaniem było poszukiwanie śladów wody i lodu wodnego na powierzchni Marsa i pod nią, a także badania aktywności wulkanicznej. Sonda działa do dzisiaj, kontynuuje badania, a dodatkowo służy jako przekaźnik telekomunikacyjny dla różnych innych sond lądujących na powierzchni planety.

Kolejną "starą" misją jest Mars Express prowadzona przez Europejską Agencją Kosmiczną (ESA). Sondę wystrzelono 2 czerwca 2003 r. z kosmodromu Bajkonur w Kazachstanie. Misja obejmowała sondę orbitalną Mars Express Orbiter (MEO) oraz brytyjski lądownik Beagle 2. Niestety część związana z lądowaniem się nie udała. Na początku 2015 roku na zdjęciach wysokiej rozdzielczości udało się odnaleźć lądownik. Okazało się, że miękko wylądował na powierzchni planety, ale przyczyną porażki było prawdopodobnie niepełne otwarcie paneli baterii słonecznych, co zablokowało antenę służącą do komunikacji z sondą orbitalną. Beagle 2 być może nawet przez kilka miesięcy zbierał dane naukowe, ale nie był w stanie ich przesłać na Ziemię.

Natomiast ta część misji, która dotyczyła sondy orbitalnej Mars Express Orbiter, to zdecydowany sukces ESA. Sonda działa już kilkanaście lat i przekazała na Ziemię tysiące zdjęć planety wykonanych w wysokiej rozdzielczości. Misja ma szeroki obszar badań obejmujący atmosferę, klimat, mineralogię i geologię Marsa. Dodatkowo zbadała marsjański księżyc Fobos. Pomaga też czasem w przekazywaniu danych z amerykańskich łazików i lądowników marsjańskich.

Kolejną amerykańską misją spośród obecnie funkcjonujących jest Mars Reconnaissance Orbiter (MRO). Sondę wystrzelono z Ziemi 12 sierpnia 2005 r., a na orbitę marsjańską dotarła 10 marca 2006 r. Do jej podstawowych dokonań należy przesłanie ogromnej liczby zdjęć planety w dużej rozdzielczości. Projekt zajmuje się poszukiwaniem złóż minerałów i innych dawnych obszarów, na których mogła występować woda (a potencjalnie także życie), badaniami klimatu planety (szczególnie transportem pyłu i wody w atmosferze oraz dawnymi przepływami wody i lawy na powierzchni) oraz badaniami geologii Marsa. Obecnie sonda MRO wspomaga także inne misje w przekazywaniu danych na Ziemię. NASA planuje użytkowanie tej sondy do połowy lat dwudziestych.

Dużo młodsza jest amerykańska sonda MAVEN. Była wystrzelona 18 listopada 2013 r., a na orbicie marsjańskiej znalazła się 21 września 2014 r. Zadaniem tego projektu są badania górnej atmosfery Marsa oraz jej oddziaływań ze Słońcem i wiatrem słonecznym. Do tej pory dostarczyła m.in. dowodów na to, że stopniowa utrata atmosfery w przestrzeń kosmiczną była głównym powodem zmian klimatycznych na Marsie. Odkryła też np. dwa nowe rodzaje zórz polarnych na Marsie.

Nie wszyscy wiedzą, iż Marsa badają także Indie. Ich sonda Mars Orbiter Mission (MOM) została wystrzelona 5 listopada 2013 r., jako pierwsza indyjska sonda międzyplanetarna. Do Marsa dotarła 24 września 2014 r., wchodząc na orbitę wokół planety. Tym samym Indyjska Organizacja Badań Kosmicznych (ISRO) stała się czwartą agencją kosmiczną na świecie, której sonda dotarła na orbitę marsjańską. Zadaniem misji MOM są badania morfologii, topografii i mineralogii Czerwonej Planety, a także analiza składu atmosfery i dynamiki jej górnych warstw oraz procesu utraty atmosfery w przestrzeń kosmiczną.

Jeszcze młodsza jest sonda ExoMars, a dokładniej ExoMars Trace Gas Orbiter (TGO). Projekt jest efektem współpracy Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) i rosyjskiej agencji Roskosmos. Wystrzelenie z Ziemi nastąpiło 14 marca 2016 r., a wejście na orbitę 19 października 2016 r. Trzy dni wcześniej od sondy odłączył się lądownik Schiaparelli, jednak manewr lądowania nie udał się, lądownik rozbił się o powierzchnię planety. Podobnie jak w misji Mars Express, orbitalna część projektu działa jednak dobrze. Jej zdaniem są badania metanu i innych gazów śladowych w marsjańskiej atmosferze.

Do niedawna na Marsie działał amerykański łazik Opportunity umieszczony na powierzchni planety 25 stycznia 2004 r. Niestety wygląda na to, że nie przetrwał trwającej wiele tygodni burzy pyłowej sprzed kilku miesięcy. Zamilkł i nie ponowił kontaktu z Ziemią. Łazik Opportunity był wysłany razem z bliźniaczym łazikiem Spirit, który lądował w innym miejscu planety. Spirit przestał funkcjonować w 2010 roku. Misje Spirit i Opportunity dostarczyły mnóstwo informacji o geologii i atmosferze Marsa oraz poszukiwały wody i warunków zdatnych do istnienia życia mikrobiologicznego. Przykładowo udało się znaleźć różne minerały świadczące o tym, że kiedyś na Marsie występowało wilgotne środowisko, a w skałach przepływała woda. Obecność obu łazików przez kilkanaście lat na powierzchni dostarczyła nam także wiele informacji na temat aktualnego klimatu i warunków pogodowych panujących na Marsie.

Po powierzchni planety jeździ obecnie łazik Curiosity. Wylądował w kraterze Gale 2 sierpnia 2012 r. Dokonuje m.in. wierceń w skałach. Badając skały, o których uważa się, że powstały kiedyś w wodzie, wykazał, że są w nich składniki sprzyjające życiu mikrobiologicznemu. Znalazł np. minerały ilaste i niezbyt dużo soli, co sugeruje, że kiedyś w tym miejscu płynęła woda, być może nawet zdatna do picia. Innym przykładowym odkryciem jest detekcja metanu i zmian jego poziomu w atmosferze. Nie wiadomo na razie jaki proces za to odpowiada – potencjalne źródło to reakcje chemiczne pomiędzy skałami, a wodą, ale metan może być też np. wytwarzany przez organizmy żywe.

Naukowcy i inżynierowie mają w planach już kolejne misje do tej planety. Drugi etap europejsko-rosyjskiej misji ExoMars planowany jest na 2020 rok. Amerykanie szykują swój kolejny łazik Mars 2020 (w ostatnich dniach ogłoszono decyzję o wyborze miejsca lądowania), a Japończycy chcą wysłać sondę MMX, która zbada księżyce Marsa. Chińczycy także chcą mieć udział w badaniach Marsa i na 2020 rok planują wystrzelenie swojego własnego orbitera i lądownika.

Dyskutuje się także o możliwościach załogowego lotu na Marsa. NASA ogłosiła, że powróci do załogowych badań Księżyca (plany stacji orbitalnej oraz lądowania) i ma to być etapem w przygotowywaniu załogowego lotu na Marsa. Z kolei firma SpaceX zapowiada, że swoją misję załogową wyśle tam w 2024 roku. Jest też np. holenderska fundacja Mars One, która co prawda nie buduje własnych rakiet, ale zbiera fundusze na załogowy lot na Marsa z lądowaniem w 2032 roku. Mars One chce założyć stałą kolonię na powierzchni Marsa.