火星大气层与地球大气层的主要区别是，火星的大气远比地球的稀薄，大气密度只有地球的大约1%，它的主要成份是二氧化碳，占95％，氮占3％，还有数量极少的氧与水份。火星大气非常干燥，温度低，表面平均温度零下55℃，水和二氧化碳易冻结。火星上主要以二氧化碳为主的大气既稀薄又寒冷，沙尘悬浮其中，每年常有尘暴发生。