Die Marsatmosphäre ist die Gasschicht, die den Mars umgibt. Sie besteht hauptsächlich aus Kohlendioxid. Der durchschnittliche atmosphärische Druck der Marsoberfläche (6,0 mbar) ist viel niedriger als der der Erde (1.013 mbar). Der Druck liegt weit unter der Armstrong-Grenze, was bedeutet, dass Wasser bei der normalen Temperatur des menschlichen Körpers kocht: 36,6 °C (98,6 °F).

Die Marsatmosphäre enthält 96% Kohlendioxid, 1,9% Argon, 1,9% Stickstoff sowie Spuren von Sauerstoff, Kohlenmonoxid, Wasser und Methan usw. Seit der Entdeckung des Methans im Jahr 2003 sagen Wissenschaftler, dass dies auf Leben hindeuten könnte. Es wurde auch angedeutet, dass es durch geochemische Prozesse, vulkanische oder hydrothermale Aktivität verursacht sein könnte.

Die Marsatmosphäre ist ziemlich staubig, was dem Marshimmel von der Oberfläche aus gesehen eine hellbraune oder orangerote Farbe verleiht. Daten der NASA wiesen darauf hin, dass die Staubpartikel einen Durchmesser von 1,5 Mikrometern haben.

Am 18. März 2015 fand die NASA ein noch nicht vollständig verstandenes Polarlicht und eine unerklärliche Staubwolke in der Marsatmosphäre.

Flüssiges Wasser war auf dem Mars einst gang und gäbe, was bedeutet, dass die Atmosphäre dicker war. Viele Studien haben ergeben, dass die Marsatmosphäre im Laufe der Zeit durch Sonnenwinde geschwächt wurde. Auf der Erde schützt uns das Magnetfeld vor dem größten Teil des Windes. Auf dem Mars gab es früher ein Magnetfeld, aber durch die Abkühlung des Kerns ist das Magnetfeld verloren gegangen.