Mars' atmosfære er sammensatt av følgende lag: Nedre atmosfære – et varmt område påvirket av varme fra svevestøv og fra bakken. Midterste atmosfære – Mars har en jetstrøm som flyter i denne regionen. Øvre atmosfære, eller termosfære – en region med svært høye temperaturer forårsaket av oppvarming fra solen. Atmosfæriske gasser begynner å deles fra hverandre i disse høydene snarere enn å danne den like blandingen som finnes i de lavere atmosfærelagene. Eksosfære – vanligvis oppgitt å starte på 200 km og høyere. Denne regionen er hvor siste rest av atmosfæren fusjonerer inn i universets vakuum. Der finnes ingen klar grense for hvor atmosfæren ender; den bare svinner hen.