Atmosfera Marsa jest bardzo cienka i rozrzedzona w porównaniu z ziemską.  Ciśnienie atmosferyczne na tej planecie wynosi od 30 Pa na wierzchołku Olympus Mons do ponad 1155 Pa przy dnie Hellas Planitia.

Do tej pory obecność cienkiej atmosfery tłumaczono występowaniem wiatru słonecznego. W przeciwieństwie do Ziemi, Wskutek braku pola magnetycznego o globalnym zasięgu, tory cząsteczek wiatru słonecznego nie są zakrzywiane i nie opływają planety (jak to ma miejsce na Ziemi), lecz bez trudu zderzają się z atomami gazów atmosferycznych. W wyniku tych zderzeń cząsteczki tworzące atmosferę uzyskują na tyle dużą energię kinetyczną, że mogą na zawsze zerwać więź grawitacyjną z Marsem.

Nowe wskazówki przyniosły dane zebrane przez Curiosity. Zdaniem naukowców objętość atmosfery na czerwonej planecie zmniejszała się stopniowo przez ostatnie cztery miliardy lat.