Marsa misijās ir iekļauti trīs pamata posmi. Primitīvākās bija sākotnējās lidošanas misijas. Tiem sekoja orbītas un visbeidzot desantnieki un roveri. 2009. gadā gan orbitieri, gan roveri joprojām aktīvi darbojas uz planētas, vācot datus zinātniekiem uz Zemes, lai tos pētītu.
Pirmie Marsa misiju veidi bija pārlidojumi. Šie ļoti agrīnie kuģi ietvēra Mariners 3, 4, 6 un 7. Šīs lidmašīnas burtiski lidoja gar planētu, fotografējot, kad tās gāja garām. Šie attēli bija pirmie planētas tuvplāna attēli. Tie parādīja trieciena krāterus, kas līdzīgi Mēnesim, un parādīja, ka līnijas, kas redzamas no Zemes, nebija kanāli, par kuriem daži bija domājuši.
Orbītas tika nosūtītas uz Marsu, tehnoloģijai attīstoties. To skaitā bija Mariner 8 un 9, Viking 1 un 2, Mars Observer, Mars Global Surveyor, Mars Climate Orbiter, 2001 Mars Odyssey, Mars Express un Mars Reconnaissance Orbiter. 2009. gadā Odyssey un Reconnaissance Orbiters joprojām konsekventi sūtīja atpakaļ informāciju. Tie ir parādījuši alu, ledāju un sāls nogulšņu pazīmes uz Marsa, savukārt Gamma staru pierādījumi liecina, ka vienā brīdī uz Marsa varētu būt okeāni. Eiropas Mars Express ir parādījis līdzīgus atklājumus.
Visbeidzot, Marsa misijas virzījās uz nolaišanās lidmašīnām un roveriem, kas tika nosūtīti uz planētas virsmu, lai veiktu “roku” izpēti. Tajos ietilpst Viking 1-2, Pathfinder, Polar Lander/Deep Space 2, Mars Exploration Rovers un Phoenix. Nacionālās aeronautikas un kosmosa administrācijas (NASA) zinātnieku kontrolē roveri pārvietojas pa planētu, vācot datus par galvenajiem jautājumiem. Gars un iespēja joprojām darbojas pēc pieciem gadiem. Lai gan tos kontrolē no Zemes, tie ir pakļauti laikapstākļiem un izmaiņām uz Marsa virsmas.
2009. gada sākumā jaunākā no Marsa misijām bija roveris Phoenix. Fēnikss nolaidās 2008. gada augustā, un tā galvenais mērķis bija ģeoloģiska rakstura. Paredzēts pētīt ģeoloģiju aiz ūdens uz Marsa, kas savukārt palīdzētu izprast klimata pārmaiņas. Tās uzdevums ir arī atklāt jebkuru potenciālo biotopu ledus un augsnes robežās.
Marsa misiju nākotne ir neierobežota. NASA plāno nosūtīt lidmašīnas un balonus uz virsmu, lai pētītu ar tuvplāniem no gaisa. Zemūdens izpētē tiks pētīta planētas ģeoloģija un pārbaudīts ūdens vai iepriekšējās dzīves pazīmes. Roveru misijās savāktie paraugi ar laiku dos zinātniekiem iespēju pētīt akmeņus, augsni un Marsa atmosfēru no Zemes.