Liksom jorden har Mars gjennomgått en planetarisk differensiering, hvor en tett, metallisk kjerne er blitt omgitt av mindre tette materialer. Modeller viser en delvis flytende kjerne av jernsulfider på omkring  km i radius, bestående primært av jern og nikkel med omkring 16-17 % svovel. Konsentrasjonen av lettere grunnstoffer er dobbelt så høy som i jordens kjerne. Kjernen er omgitt av en mantel av silikater, som har dannet mange av de tektoniske og vulkanske formasjonene på planeten, men som nå ser ut til å være inaktiv. Ved siden av silisium og oksygen, består skorpen av jern, magnesium, aluminium, kalsium og kalium. Skorpens gjennomsnittlige tykkelse er rundt 50 km med en maksimum tykkelse på 125 km. Jordens skorpe er i gjennomsnitt 40 km tykk – bare en tredjedel så tykk som Mars' i forhold til planetenes størrelse. Sonden InSight, som er planlagt å lande i 2018, vil bruke et seismograf for bedre å avgrense de indre bestanddelene.