De atmosfeer van Mars is de laag van gassen die Mars omringt. Het bestaat voornamelijk uit kooldioxide. De gemiddelde atmosferische druk van het Marsoppervlak (6,0 mbar) is veel lager dan die van de Aarde (1.013 mbar). De druk ligt ver onder de Armstronggrens, wat betekent dat het water kookt bij de normale temperatuur van het menselijk lichaam: 98,6 °F (36,6 °C).
De Martiaanse atmosfeer bevat 96% kooldioxide, 1,9% argon, 1,9% stikstof, en sporen van zuurstof, koolmonoxide, water en methaan, enzovoort. Sinds de ontdekking van methaan in 2003 zeggen wetenschappers dat dit zou kunnen duiden op leven. Er is ook gesuggereerd dat dit kan worden veroorzaakt door geochemische processen, vulkanische of hydrothermische activiteit.
De atmosfeer van Mars is vrij stoffig, waardoor de Martiaanse lucht een lichtbruine of oranjerode kleur krijgt als je hem vanaf het oppervlak bekijkt. Gegevens van NASA wezen erop dat de stofdeeltjes een diameter van 1,5 micrometer hebben.
Op 18 maart 2015 vond de NASA een niet volledig begrepen poollicht en een onverklaarbare stofwolk in de atmosfeer van Mars.
Vloeibaar water op Mars was ooit gemeengoed, wat betekent dat de atmosfeer dikker was. Uit vele onderzoeken is gebleken dat de atmosfeer op Mars in de loop van de tijd is verzwakt door de zonnewind. Op aarde beschermt het magnetisch veld ons tegen het grootste deel van de wind. Vroeger had Mars een magnetisch veld, maar door afkoeling van de kern is het magnetisch veld verloren gegaan.
