火星探査（かせいたんさ、Exploration of Mars）とは、太陽系第4惑星である火星へと何らかの探査装置を送り込み、惑星の大地や大気、その他の情報を収集することである。

 概要 
人類が「宇宙開発」というものを行うようになって以降、火星は地球、月に次ぐ重要な目標であり、アメリカ合衆国、やソビエト連邦（後にロシア）、中国、日本にとっての重要な目的の一つであった。1960年代以降、人工衛星や着陸船、ローバー(自走式探査車両)を含む多くの無人探査機が火星に向けて打ち上げられてきた。これらの任務は火星において様々なデータを収集し、地球の過去、現在、未来への洞察につながるかもしれない、火星の過去への疑問に対する答えを出すことを目的としている。

 火星探査の一覧 
運用中国名探査機打上日ランダーローバー結果補足ソ連マルス1960A1960年10月10日打ち上げ失敗ソ連マルス1960B1960年10月14日打ち上げ失敗ソ連マルス1962A1962年10月24日打ち上げ失敗ソ連マルス1号1962年11月1日1963年6月19日火星から193,000kmの距離を通過、以後電波途絶ソ連マルス1962B1962年11月4日地球衛星軌道上到達後大気圏突入アメリカ合衆国マリナー3号1964年11月5日アメリカ合衆国マリナー4号1964年11月28日ソ連ゾンド2号1964年11月30日1965年8月6日火星から1,500kmの距離を通過アメリカ合衆国マリナー6号1969年2月24日ソ連マルス1969A1969年3月27日打ち上げ失敗アメリカ合衆国マリナー7号1969年3月27日ソ連マルス1969B1969年4月2日打ち上げ失敗アメリカ合衆国マリナー8号1971年5月8日ソ連コスモス419号1971年5月19日地球軌道を離脱できずアメリカ合衆国マリナー9号1971年5月30日ソ連マルス2号1971年5月19日PrOP-Mローバー火星到達、ランダー着陸失敗による衝突（史上初の火星人工物）でローバー展開できずソ連マルス3号1971年5月28日PrOP-Mローバー1971年12月2日、史上初の火星軟着陸成功ソ連マルス4号1971年7月21日火星軌道周回失敗。1974年2月10日、火星から1,844kmを通過し写真撮影ソ連マルス5号1973年7月25日1974年2月12日火星周回軌道、1974年2月28日まで運用ソ連マルス6号1973年8月5日1974年3月12日火星大気圏突入、着陸直前通信途絶ソ連マルス7号1973年8月9日1974年3月9日火星到達、火星から1,400kmを通過、1974年3月25日通信途絶アメリカ合衆国バイキング1号1975年8月20日アメリカ合衆国バイキング2号1975年9月9日ソ連マルス5M火星サンプルリターンミッション。1979年実施予定、計画中止ソ連フォボス1号1988年7月7日1988年9月1日通信途絶ソ連フォボス2号1988年7月12日1989年1月29日火星周回軌道、1989年3月27日通信途絶アメリカ合衆国マーズ・オブザーバー1992年9月25日アメリカ合衆国マーズ・グローバル・サーベイヤー1996年11月7日ロシアマルス961996年11月16日ペネトレーター打ち上げ失敗アメリカ合衆国マーズ・パスファインダー1996年12月4日Sojourner日本のぞみ1998年7月4日アメリカ合衆国マーズ・クライメイト・オービター1998年12月11日アメリカ合衆国マーズ・ポーラー・ランダー1999年1月3日○アメリカ合衆国2001マーズ・オデッセイ2001年4月7日○欧州宇宙機関マーズ・エクスプレス2003年6月3日ビーグル2号アメリカ合衆国マーズ・ローバー2003年7月7日スピリット、オポチュニティ○アメリカ合衆国マーズ・リコネッサンス・オービター2005年8月12日ロシアフォボス・グルント2011年11月9日地球軌道離脱失敗火星サンプルリターンミッション、火星周回機蛍火1号（中国）搭載○アメリカ合衆国マーズ・サイエンス・ラボラトリー2011年11月26日キュリオシティインドマーズ・オービター・ミッション2013年11月5日2014年9月24日火星周回軌道○アメリカ合衆国MAVEN2013年11月18日○欧州宇宙機関トレース・ガス・オービター2016年3月14日スキアパレッリEDM2016年10月16日スキアパレッリの投下は失敗、2016年10月19日火星軌道○アラブ首長国連邦al-Amal2020年7月19日2021年2月9日火星軌道○中華人民共和国天問1号2020年7月23日祝融号2021年2月10日火星軌道、2021年5月14日軟着陸成功

 火星探査の失敗例の多さについて 
2008年までに火星に向かった全ての探査機のうち、およそ3分の2が任務完了後に、あるいは開始前に何らかのトラブルを起こしている。例えばソ連が打ち上げた16機、ロシアが打ち上げた1機の火星探査機で完全な成功を収めたものは1機もなく、日本が打ち上げた唯一の探査機のぞみも有用な火星の探査を行うことはできなかった。欧州が打ち上げた周回機マーズ・エクスプレスは成功を収めたものの、着陸機ビーグル2は失敗に終わった。比較的成功率の高いアメリカの火星探査機でも19機のうち5機が故障を起こしている。この高い失敗率は、間違いにつながり得る多くの事柄に帰すると考えられるが、明確な原因が不明なまま失敗したり通信を絶ったものも多い。研究者の中には、冗談半分に地球・火星間の「バミューダトライアングル」とか、火星探査機を食い物として生きる「大いなる宇宙の悪霊」などに言及するものもいるほどであり、この現象は「火星の呪い」としても広く知られている。

トラブルが頻発する要因のひとつに、地球から火星まで電波信号が到達するのに4分から20分かかるため、地球からの遠隔操作では不慮の事態に対処しづらいという事があるが、これは自動制御技術の進歩により克服されつつある。また火星はその重力の大きさに対して大気が非常に希薄であるため、着陸時に従来のパラシュートによる方法では十分な減速が行えず観測機にダメージを与える事が多かった。
このため逆噴射による減速のほか、近年はエアバッグによる着地やキュリオシティのスカイクレーン方式など、ユニークな着陸手段が取られる様になっている。

 探査における焦点 
初期の望遠鏡観測は、当初季節的な植生変化によるとされた表面の色の変化と、知的生物の設計によるとされた線の特徴を明らかにした。これらの間違った初期の解釈は、遍く公衆の火星に対する興味を引きつけた。その他の望遠観測は火星の2つの衛星と、乾燥した水路と窪地、氷に覆われた極冠、太陽系最高峰のオリンポス山、太陽系最大級の峡谷系、マリネリス峡谷を発見した。これらの発見はこの赤い惑星の研究と探査に対する更なる興味をそそっただけだった。火星は、ほぼ同時期に形成した地球のように岩石から成る惑星であるが、表面積は地球の4分の1から3分の1に過ぎず、地表は冷たく砂漠のようである。科学者による探査における焦点項目には以下のものがある：

 火星の成分は地球のものとどう異なるのか、そして2つの惑星はどのように異なる進化を遂げたのか。
 火星内部の成分と状態は地球とどう異なるのか。
 火星は地学的に未だ活動しているのか。
 将来の人類利用のため、地表でどのような自然資源が入手可能か。
 火星に、初期には高濃度の大気は存在したのか。
 火星にかつて海はあったのか。
 地学的歴史上、火星はどのような気候変化を経験したのか、変化の原因は何か。
 現在の火星の気候はどの程度安定なのか。
 火星で、生物以前の有機分子の形成につながる、化学的進化は起こったのか。
 化学的進化は複製分子の形成、つまり、生命につながったのか。
 もしかつて生命が誕生したのならば、今日火星で見つけられるのか。

 火星地図