Sao Hỏa là hành tinh thứ tư tính từ Mặt Trời trong Hệ Mặt Trời của chúng ta, nổi bật với địa hình đỏ đặc trưng do hàm lượng sắt oxy hóa trên bề mặt. Nhiệt độ trên Sao Hỏa lạnh giá hơn rất nhiều so với Trái Đất, chủ yếu do khoảng cách xa hơn với Mặt Trời và bầu khí quyển mỏng khiến khả năng giữ nhiệt kém. Trung bình, nhiệt độ bề mặt trên Sao Hỏa rơi vào khoảng âm 63 độ C, nhưng sự chênh lệch nhiệt độ giữa ngày và đêm là rất lớn. Ban ngày, đặc biệt tại xích đạo vào mùa hè, nhiệt độ có thể tăng lên tới gần 20 độ C, trong khi ban đêm hoặc ở các vùng cực, nhiệt độ có thể hạ xuống dưới âm 125 độ C. Sự khắc nghiệt này tạo ra một môi trường khó khăn cho mọi dạng sống cũng như các thiết bị thăm dò từ Trái Đất.

Bầu khí quyển của Sao Hỏa giúp duy trì sự ổn định nhất định về nhiệt độ, dù nó mong manh và chủ yếu là khí CO2. Tuy nhiên, do áp suất khí quyển thấp – chỉ bằng khoảng 1% so với Trái Đất – quá trình trao đổi nhiệt giữa bề mặt hành tinh và không khí rất yếu. Chính vì vậy, khi Mặt Trời lặn, nhiệt độ giảm xuống cực nhanh và thường xuyên rơi vào mức nguy hiểm cho sinh vật. Công nghệ hiện đại sử dụng trong các tàu thăm dò, robot tự hành và trang phục bảo hộ cho con người phải đủ khả năng chịu đựng sự thay đổi nhiệt độ đột ngột này. Bên cạnh đó, sự khác biệt rõ nét với Trái Đất khiến việc khám phá, sống và làm việc trên Sao Hỏa trở thành thách thức lớn đối với nền khoa học vũ trụ hiện đại.