L'atmosphère de Mars est la couche de gaz qui entoure Mars. Elle est principalement composée de dioxyde de carbone. La pression atmosphérique moyenne de la surface martienne (6,0 mbar) est beaucoup plus faible que celle de la Terre (1 013 mbar). La pression est bien inférieure à la limite d'Armstrong, ce qui signifie que l'eau bout à la température normale du corps humain : 98,6 °F (36,6 °C).

L'atmosphère martienne contient 96% de dioxyde de carbone, 1,9% d'argon, 1,9% d'azote, et des traces d'oxygène, de monoxyde de carbone, d'eau et de méthane, etc. Depuis la découverte du méthane en 2003, les scientifiques disent que cela pourrait indiquer la présence de vie. Il a également été suggéré qu'il pourrait être causé par des processus géochimiques, l'activité volcanique ou hydrothermale.

L'atmosphère de Mars est assez poussiéreuse, ce qui donne au ciel martien une couleur brun clair ou rouge orangé lorsqu'on l'observe depuis la surface. Des données de la NASA ont montré que les particules de poussière ont un diamètre de 1,5 micromètre.

Le 18 mars 2015, la NASA a découvert une aurore mal comprise et un nuage de poussière inexpliqué dans l'atmosphère de Mars.

L'eau liquide sur Mars était autrefois courante, ce qui signifie que l'atmosphère était plus épaisse. De nombreuses études ont montré que l'atmosphère de Mars a été affaiblie au fil du temps par les vents solaires. Sur Terre, le champ magnétique nous protège de la plupart des vents. Mars avait autrefois un champ magnétique, mais le refroidissement du noyau a entraîné une perte de ce champ.