1877年，一位名叫Giovanni Schiaparelli的意大利天文学家通过望远镜观察火星。他描述了他称之为canali的特征，canali在意大利语中是渠道的意思。
然而，说英语的媒体把这个词翻译成“运河”，即人类建造的沟渠，一些人立即得出结论，认为火星上生活着智慧生物。夏帕雷利在他的画中把canali画成直线加强了他的解释。
后来的观察证明这些运河只是一种视觉错觉，而且不管科幻小说怎么说，火星上并没有智慧生物。然而，对火星的早期观测使人们认识到，伴随地球而来的太阳系内的三颗内行星在某种程度上与地球相似。
水星的英文名字来自于罗马的信使神，他以速度著称，因为古代天文学家发现这颗行星在天空中移动的速度比任何其它行星都要快。水星只需要88天就能绕太阳一圈，离太阳最近的行星。
水星的轨道比任何其他行星的偏心率都大。它离太阳最近的时候为4700万km，最远的时候为7000万km。虽然它绕太阳公转的速度很快，但它自传速率很慢，水星上的一天相当于地球上的59天。
由于水星的轨道离太阳非常近，而且水星表面由吸收辐射的黑色岩石组成，因此水星表面的温度可以远远高于挥发性物质的沸点。这些特征，再加上缺乏火山活动来产生新的气体，导致这个星球没有海洋，也没有大气。水星周围的气体由空间风化释放的原子组成，强烈的太阳风最终将这些原子吹到太空中。
没有海洋或大气在地球上传递热量，局部温度只取决于日照角度。水星的轴几乎完全垂直于它的轨道平面，因此在它的两极，温度全年保持恒定的-93℃，而在赤道，温度范围从427℃(中午)到-173℃(午夜)变化，这是太阳系中温度变化最大的行星。
水星的质量大约是地球的5%，所以一个68kg的宇航员在水星上的体重只有27kg。研究人员认为，水星的金属内核占了其内部的很大一部分，这或许是因为水星轨道上的吸积盘所含的难熔材料的比例比离太阳更远的地方要高。水星是除地球之外唯一拥有磁场的类地行星，可能是因为它的金属内核。
水星在许多方面与月球相似。它们的大小相似(水星的直径是月球的1.4倍)，都有严重的坑状表面，都没有活火山和移动的板块，都有表层风化层，都没有大气或海洋。
Messager太空探测器于2011年开始绕水星运行，它绘制了水星的详细地形图，揭示出水星上有广阔的平原，看起来像月球的Maria。与Maria不同，水星的平原上可能覆盖着火山碎屑，而不是熔岩流。
金星是离太阳第二远的行星，比地球夜空中的任何一颗恒星都要亮。Venus以罗马的美丽女神命名，它明亮的发光是因为它有很高的反射率，而且离地球相当近。另外，由于它相对靠近太阳，所以会接收到大量的太阳辐射。
这颗行星在大小上与地球相似，但它绕地轴自转的速度要慢得多，自转一周需要243个地球日。因为金星绕太阳公转需要224天，所以它的自转速度超过了它的公转周期，金星上一天的时间要比金星上一年的时间长。
金星和地球的平均密度差不多，这表明金星和地球一样，也是铁质内核。金星与其他所有行星的不同之处在于，从太阳的北极看，它绕着自己的轴线顺时针旋转。天文学家推测，在太阳系早期，与一颗原行星的碰撞使这颗行星发生了翻转。
金星的大气几乎完全由二氧化碳(体积96.5%)构成，其余的由氮分子(3.5%)和微量的水蒸气、二氧化硫和一氧化碳组成。这种大气的密度比地球大得多，以至于如果你站在金星表面，就相当于你在地球海洋下面800m深处感受到的压力。
金星的气压超过地球，一方面是因为金星的大气中含有更多的气体，而且比地球的大气延伸得更远，另一方面是因为金星的二氧化碳分子的重量超过了N2或O2分子。硫酸云的存在使金星的大气具有腐蚀性，足以烧毁金属。
金星大气中大量的二氧化碳造成了强烈的温室效应，使金星表面温度保持在450℃左右，热到足以融化铅。金星可能曾经有过较为温和的环境，但在某种程度上，温室效应使其变暖，使得所有的地表水都蒸发了，而其大气中额外的水蒸气放大了温室效应。
其结果失控的温室效应使得火星的大气温度极高，以至于空气中的水分子分裂，氢原子漂移到太空中，氧原子被与地表岩石的风化反应所吸收，所以金星上的水永远消失了。金星上的风非常猛烈，它的大气循环非常迅速。这种大气运动使得金星的两极和赤道之间、昼夜之间几乎不存在任何温差。
因为进行稠密、多云的大气层，我们无法从地球上看到金星的表面，甚至从金星周围的轨道上也看不见。事实上，这个表面只被苏联太空探测器拍摄过两次。
每一个探测器在迅速陷入火星上的极端环境之前，都传回了平坦破碎的岩石图像。为了绘制地表，研究人员使用了能够穿透气体面纱的雷达。雷达地图显示熔岩穹丘、盾状火山和火山环形山，但很少有撞击环形山。
金星上没有陨石坑，这表明这颗行星表面是由于晚期猛烈撞击后的熔岩流重新描绘的。就像一层沥青填满了高速公路的坑洞，熔岩填满了火山口。测绘还没有揭示出任何板块边界，所以似乎是热点活动，而不是板块构造过程，导致了金星的火山活动。
尽管没有建造运河的人在火星上安家，研究人员仍然想知道过去那里是否存在微生物。正如我们所知，生命需要水，因此在火星上寻找生命的大部分努力都集中在寻找那里存在液态水的证据上。
越来越多的证据表明，很久以前火星确实有液态水，而且大气层更厚。然而，那种环境早已消失，今天的火星是一个干燥、寒冷、荒凉的地方，覆盖着岩石和含有氧化铁的尘埃。这种“锈(Rust)”导致了火星(Mar)这个名字(以罗马的血腥之神命名)，和行星的绰号：红色的行星。
由于火星接近地球，加上它的大气层几乎透明，我们可以在火星上看到迷人的岩石和结构。已经有几艘太空探测器成功地在火星上着陆，还有几艘从轨道上对火星进行了探测。美国还部署了三台火星探测车(Spirit和Opportunity于2004年着陆，Curiosity于2012年着陆)，这三台探测车可以穿越火星表面。
这些探测车发现了可能在遥远的过去在水下形成的矿物和沉积结构。自2006年以来，火星侦察轨道器(Mars Reconnaissance Orbiter)已经传回了火星上的高分辨率地貌图像。2008年，静止着陆器Phoenix降落在火星北极地区，并在火星表面钻孔，证实了地下水冰的存在。
火星上的空气比地球上的空气密度小得多，所以火星表面的气压只有地球上的0.6%。从组成上看，火星的大气类似于金星，它含有95.3%的二氧化碳，2.5%的氮气，1.6%的氩气，以及微量的氧气，一氧化碳和水蒸气。
尽管二氧化碳构成了火星大气的大部分，但还不足以造成显著的温室效应，因此火星表面仍然很寒冷，平均温度为-55℃。在地球历史上火山活跃的早期，空气密度可能更大，但大多数气体要么凝结，与表面发生反应，要么逃逸到太空中。
稀薄的空气确实在移动，研究人员测出风速在30-100km/h。这些风可以搅动细尘，产生可持续数月的雾霾，但由于空气密度如此之低，风无法移动较大的物体。
火星上的一天(24.6小时)大约等于地球上的一天，因为火星的轴向倾斜度为25度，所以火星和地球一样有四季。但是火星上的季节比地球上的更加极端，因为火星的轨道更加古怪。火星南半球的夏天发生在火星离太阳最近的时候，所以南半球的夏天比北半球的夏天暖和。
火星的半径只有地球的一半，质量只有地球的九分之一，所以一个68kg的宇航员在火星上只有7.5kg重。
火星有两个卫星，火卫一(Phobos: Fear)和火卫二(Deimos: Panic)，直径分别只有22km和13km。因为它们的体积小，引力无法抚平它们身上的凸起和凹坑。
这些卫星很可能是被火星的重力俘获的小行星，现在绕火星运行的高度很低(分别为9400km和23500km)。一个人站在火星表面的人，用肉眼也能很容易地在火星表面看到它们。
火星表面有明显的地形特征。研究人员将火星划分为两个地形省份。北部省份(Vastitas Borealis)是一片被巨大的火山岩覆盖平原，覆盖了行星表面的40%，地势较低。它的陨石坑比地球上其他地方要少，这表明在后期的猛烈撞击之后，玄武岩熔岩覆盖了它。
火星表面的其余部分都是坑坑洼洼的高地，除了两个巨大的撞击盆地，其中火星上的最低点位于其中一个盆地中(赫拉斯盆地:Hellas Planitia)。在赤道附近，塔西斯凸起(Tharsis Bulge)一个像北美一样大的高原，在其他高地之上隆起。高原的表面陨石坑相对较少，这表明它比高地的其他地方更年轻。
一个巨大的峡谷(Valles Marineris)在塔西斯凸起的北部边缘形成。这个峡谷可能是由一个构造裂谷形成的，长4000km，宽600km，深8km。它使地球上的大峡谷相形见绌，后者只有250km长，10-15km宽，1.6km深。
奥林匹斯山(Olympus Mons)，太阳系中最大的火山，从塔西斯凸起的西部的平原上升起。这座火山的底部直径为700km，海拔25km，是地球上最大的火山夏威夷莫纳罗亚的2.5倍。
像夏威夷的火山一样，奥林匹斯山形成了一个盾状火山，喷发出相对低粘度的玄武岩。在火山顶部形成了一个80km宽的破火山口。
火星的两极都有一个冰帽。火星的冰帽由季节性的冰组成，当冬季两极温度下降时，二氧化碳(干冰)就会聚集在永久冰的顶部，永久冰可以持续一年。北极的永久冰由1-3km厚的水冰组成，而南极的永久冰由冻结的二氧化碳组成。
探测器收集的数据表明，过去火星上存在大量液态水，但现在已经消失了。例如，表层土壤含有粘土、方解石和石膏，这些矿物质只有在有水的情况下才会形成。图片展示了河流塑造的河道、水系、被水流侵蚀的岛屿，甚至三角洲等地貌特征。
在波斯提塔斯(Vastitas Borealis)北部的边缘，有三角洲和梯田的存在，看起来像是海滩的遗迹，这表明平原曾经是一个海洋。现在火星上有液态水吗？也许吧。2015年，火星侦察轨道器(Mars Reconnaissance Orbiter)获得了山坡上的条纹图像，这些条纹在一年中的部分时间里变得更暗。