美國太空總署（NASA）於1996年發射升空的火星全球探勘者（Mars Global Surveyor, 簡稱MGS），搭載了火星軌道攝影機、雷射測高儀、熱輻射光譜儀及磁力儀等電子精密儀器，在火星軌道上運行紀錄了全星球的測繪影像，讓人們第一次看到了火星表面的全貌。自1999年開始，MGS展開了大大小小的測繪任務，並拍攝了許多火星多處表面的重要地貌，甚至連地表上的沙塵暴龍捲風（電影中也有在背景製作了沙塵暴龍捲景象）也有清楚記錄，直到2006年NASA宣布MGS的任務結束，到2007年MGS才與NASA失聯。承接著MGS的任務，後續NASA於2001年發射的2001火星奧德賽號（2001 Mars Odyssey）、歐洲太空總署（ESA）於2003年發射的火星特快車（Mars Express）、NASA於2005年發射的火星偵察軌道器（Mars Reconnaissance Orbiter，簡稱MRO）等，都是在火星軌道上運作著並勘查火星地貌的重要人造衛星。
火星的地表觀測最早可回朔到1877年的義大利天文學家—喬范尼夏帕雷利（Giovanni Virginio Schiaparelli）以望遠鏡觀測後出版的手繪火星地圖。電影裡戰神4號接駁小艇位置—斯基亞帕雷利撞擊坑，便是以這位天文學家的姓氏命名。在夏帕雷利的觀測中因受限於望遠鏡技術，在地圖上標示了火星表面顏色較暗的區域，與月球的暗區相同命名為「海」（Mare），其他線條則被命名為「運河」（Canali），並以地球上著名的河川命名這些長條狀的線條，使得人們誤認為火星上有生命或是液態流水。直到NASA在1960年代以水手4號首次接近火星的驚鴻一瞥，才粉碎了人們對火星運河的遐想。不論如何，隨著衛星科技的發展，如今火星的地理地貌已有相當詳盡的資料，現代的火星地理名稱則是由國際天文學聯合會（International Astronomical Union，簡稱IAU）負責，以過去天文學家觀測命名為基礎，後續以重要的科學家、科幻小說作家或地球上的地名為名，另外也有以紀念性名稱命名：例如紀念哥倫比亞號太空梭意外，以七名犧牲的太空人命名了哥倫比亞山丘群等。較有趣的是，NASA在探測火星的過程中，會利用一些綽號命名較為小型的岩石，像是鯊魚石、防熱護盾岩、積木島等，作為暫時標定使用（非正式名稱）。
