[[ 火星地质学 ]] ，或火星学，包含火星的组成、结构、物理性质、地质史等等。

[[ 火星 ]] 全球勘测者上的热辐射光谱仪（TES）所测，以玄武岩和安山岩来说，北方低原和南方高地安山岩较多，而南方高地近 [[ 赤道 ]] 的部分区域则玄武岩较多，但是有部分地表由于被沙尘覆盖而未知下方岩性。

对于火星结构，目前无法像 [[ 地球 ]] 是以地震波测量，而是分析探测船的 [[ 轨道 ]] 资料，以开普勒第三定律推得星球质量，再由转动惯量推得内部可能的分层结构（如不同的地核大小会造成不同的自转周期）。再加上既有经验，分为 [[ 地核 ]] 、 [[ 地幔 ]] 和 [[ 地壳 ]] 。

地核半径约为火星半径的一半，除了主要的 [[ 铁 ]] 还包含15~17%的硫，较轻元素含量亦为地球的两倍，故熔点较低，使地核部分为液态，如地球的内外核。

核外包覆硅酸盐的地幔，曾形成 [[ 火星 ]] 地表的构造与火山，但现今似乎不活动了。

最外层是地壳。火星全球勘测者是首个进行详细的全球地形、重力、 [[ 磁场 ]] 等勘测的 [[ 人造卫星 ，]]。

火星自古以来即有火山活动，像泰瑞纳山、 [[ 哈德里亚卡山 ]] 和阿波里那山皆可追溯到诺亚纪晚期，山坡坡度低且饱受风或水流的侵蚀；大瑟提斯高原亦是古老的火山，在中央下陷处有两个破火山口；洪流 [[ 玄武岩 ]] 造成的熔岩平原无论在北方低原、火山周围或南方高地的撞击坑之间都有分布；塔尔西斯和埃律西昂则一直到亚马逊纪早期都有火山形成，如14.1公里高的埃律西昂山和塔尔西斯的四座盾状火山，包括21.3公里高、亦为太阳系最高的奥林帕斯山。这些火山直径达数百公里，坡度又缓，加上火星小、表面较地球更弯曲，使很多火山从 [[ 太空 ]] 才看得到山顶，从火星地表上只能看到边缘悬崖或半山腰。目前尚未观测到任何火星的火山活动。

1997年，火星全球勘测者进行气阻减速（Aerobraking）以进入环火星轨道时，就测量到了 [[ 磁场 ]] ，但并非地球那样的全球磁场，而是在接近地表时才量到，是地壳磁化的残留磁场，且磁场方向、大小随地点而异。右图为累积数年的观测结果，显示分布全球、一条条磁场方向相反的带状区域。图中希腊平原、 [[ 乌托邦平原 ]] 并没有被磁化，这是因为撞击后岩石受热熔化而消除原来的磁场纪录，虽然冷却后应再度被磁化，但实际上没有，表示磁场在那时已经消失，也就是全球性磁场只存在于前诺亚纪。