地球的組成由地表向下，就組成物質而言，大致分為三大部分：地殼、地函、地核。地殼(Crust)為地球表面覆蓋的薄薄岩石，由我們所熟之的土壤岩石構成﹔地函(Mantle)可分為兩個部分，位在上面的部份為融熔的岩石，下部則為堅硬的固態岩石﹔地核(Core)，也就是我們所俗稱的的地心，同樣的也分為液態與固態兩個部分，詳細的分層圖示圖下(剖面圖僅為示意，不代表真正比例)。
除了上述的區分方法外，地質學家還習慣將地球分為岩石圈、軟流圈、中層圈及地核，這主要是依據「物質的強度及行為表現」而言。所謂的岩石圈是由冷而剛硬的岩石所構成，包括了地殼及一部份的上地函(如上圖)，其厚度約為0-100公里。岩石圈可再細分為許多獨立的單元，每個單元有它自己的運動方向及速度，這每個單元即稱之為「板塊」。 全世界大致可分為六大板塊，分別為非洲板塊、美洲板塊、歐亞板塊、印度洋板塊、太平洋板塊、及南極板塊。板塊與板塊之間，彼此互相嵌合，就如同拼圖一般漂浮於軟流圈之上。
板塊的擴張與隱沒作用伴隨了岩漿的活動，也就造就了火山的產生。此外，由於板塊是相當堅硬的岩石，因此相互碰撞時(例如隱沒帶)必然會產生極大的應力，也就會發生地震(當應力超過了岩石所能承受的強度時，岩石即產生破裂，這就是地震)。這也正是何以地震活動的分佈與板塊邊界有如此密切的關係。關於地震，我們將在下面的章節做更詳細的說明。
我們已經知道，板塊的種類有「大陸板塊」與「海洋板塊」兩個類型，依據簡單的排列組合我們就可以知道共有三種碰撞組合，分別「海海碰撞」、「陸陸碰撞」與「海陸碰撞」。
 海板塊碰撞海板塊 | ||
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| 陸板塊碰撞陸板塊 | ||
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| 海板塊碰撞陸板塊 | ||
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台灣位於歐亞板塊和菲律賓海板塊的接合處,兩板塊以每年8.2公分的速度互相靠近,位於菲律賓海板塊的綠島和蘭嶼以每年8.2公分的速率朝西北方的澎湖靠近.集集大地震造成車籠埔地表約100公里長的破裂斷層兩側腕間位移量達數公尺,導致人員建築物損毀,是逆斷層東側上盤有顯著抬升,西側下盤則普遍下降,(未來台灣希望購買即時解算軟體及大氣水汽的輻射儀).
板塊構造學說自1960年代發展以來,地質學家就對板塊移動的速率與方向有非常大的興趣,早期對板塊運動的描述,主要靠中洋脊的擴張,古地磁磁條的異常,轉型斷層的方向,海底岩石的年齡,火山島鏈及熱點的分佈和地震斷層的滑動等,來得知兩板塊歐拉擠的位置和旋轉速率.
板塊構造運動學說簡單的說就是認為地球的外殼不是一整片的，而是由一塊一塊的「板塊」所組合而成，這樣的外殼很像茶葉蛋的蛋殼一樣。這些一塊一塊的板塊並不是固定不動的，而是漂浮在地函的「軟流圈」之上。當軟流圈發生熱對流時，板塊就會產生移動，因此有些板塊就會彼此互相碰撞，而有些板塊就會分離開來。 軟流圈是地函的一部分，位在距離地表約100~250公里之間，受到溫度和壓力的影響，呈現部份熔融狀態，也就是岩石和岩漿共存的狀態。也就是因為這樣的特性，所以這裡的物質具有可塑性。板塊就這樣漂浮在軟流圈之上，隨著軟流圈的熱對流運動而有不同的運動方向和速度。 在軟流圈熱對流上升的地區，因為上升的對流會向兩側移動，因此位在軟流圈上方的板塊就會受到拉力的作用而逐漸變薄，導致岩石變薄、甚至斷裂，造成岩漿衝破地殼向外流動，因此在此處會產生斷層構造和火山地形。由於此處的板塊會受到張力的作用而破裂分離，因此稱為「張裂性板塊交界帶」。簡單的說，在張裂性板塊交界帶的兩側應該是分屬兩個不相同的板塊。 而在軟流圈熱對流下降的地方，岩石圈的岩石會受到向內聚合的力量而互相擠壓。岩石可能會因為這種擠壓的力量而破裂成兩塊，就是兩個板塊。因此在熱對流下降的兩側也是分別屬於兩個不同的板塊的。而因為這裡的兩個不同板塊會互相推擠、聚合，所以稱為「聚合性的板塊交界帶」。 關於太陽系九大行星小常識：
水星是九大行星中最靠近太陽的行星，公轉軌道半徑為5,791萬公里 (0.38AU)；直徑為4,880公里，在九大行星中大小排行是第八，僅大於冥王星，甚至比一些氣體行星的較大衛星如木衛三及土衛六還小，但是質量大得多，為3.30x1023公斤。
人類知道水星最早可追溯至蘇美人 (公元前三世紀)；希臘人曾為它在早晚出現時各取了不同的名字，但同時代的天文學家已知道二者其實是同一個星體，柏拉圖學派的赫拉克利特 (Heraclitus) 甚至相信水星和金星是繞著太陽公轉而非繞著地球。
只有一個太空探測船－美國的水手十號曾到過水星，它在1973至1974年間曾三度飛越水星，繪測出45%表面積的地圖；另一方面哈伯太空望遠鏡卻無法觀測水星，因為水星太接近太陽，哈伯的精密儀器會被強烈的太陽光給燒毀。
水星有一個偏心率很高的公轉軌道，它的近日點距太陽只有4,600萬公里；但遠日點卻有7,000萬公里，近日點的歲差移動速率則很慢。19世紀的天文學家曾很謹慎地測量出水星的公轉數據，但卻很難以牛頓運動定律完美解釋，數十年間，在觀測數據與理論推導之間就是有那麼一點差距始終無法解釋，當時一般推論是有另一顆尚未發現的行星在一旁影響水星的軌道。這個謎題後來被愛因斯坦的一般相對論給解開了，事實上對水星軌道的完美推論是一般相對論能被學界接受的一大例證之一。
在1962年之前，一般都認為水星的一「天」是和它的一「年」等長，如此水星就會像月球對地球一般，始終以同一面面向太陽，但是在1965年以都卜勒雷達觀測其自轉速度後，這種想法就被推翻了：水星每公轉兩周會自轉三圈！水星是太陽系已知星體中唯一不是以1:1的方式達到公轉／自轉共振狀態的。
這種特別的現象以及水星非常橢圓的公轉軌道，造就了在水星表面上會見到的一些奇妙的效果：在某些經度會看到太陽升起，然後在它慢慢升到天頂的過程中，看起來會愈來愈大；到了天頂，太陽會停下來，然後倒退，再停下來，然後恢復前進直到落下，在這段過程中太陽看起來又會愈來愈小。而在太陽升落之間，其它恆星已經歷了三度升落！在其他地方觀測的狀況各有不同，但是同樣也是非常的奇妙。
水星表面的溫度差異是整個太陽系中最極端的：從90K至700K；金星的溫度雖然高得多，但是溫差則小得多。
水星在很多方面都很像月球：表面佈滿撞擊坑洞且甚為古老，也沒有板塊運動；但另一方面，水星的平均密度 (5.43gm/cm3) 高出月球 (3.34gm/cm3) 甚多，它是九大行星中密度第二大的，僅次於地球。然而地球的高密度是由於其大質量的重力壓密效果所造成，若非如此則水星的密度將會比地球還高，這表示水星的高密度鐵質核心佔全星體的比例比地球的還大，說不定就是水星最主要的組成，這樣說來它會只有很薄的岩石外殼 (相當於地球的地殼加上地函)。據推估其鐵質核心半徑達1,800至1,900公里，而其岩石外殼只有500到600公里薄。此外，有一部分的鐵質核心可能是液態的。
水星只有非常微薄的大氣，是由太陽風自其表面吹襲出來的原子所組成，因為水星很熱，這些原子很快就會逸散到太空去，因此相對於金星及地球的穩定大氣，水星的大氣是不斷地新生的。
水星表面有一些巨大的斷崖，最長可達數百公里，落差最高可達三公里。由其中有些斷崖切過坑洞及其他特徵，可知這些斷崖是由於水星早期的表面收縮作用而造成的，據估計這樣的收縮率約為0.1%，相當於半徑縮短了1公里。
水星表面最大的地形是卡路里 (Caloris) 盆地 (右圖)，它的直徑大約有1,300公里之廣，一般認為它與月面上的大盆地 (月海) 類似，應該同樣是由於太陽系早期的超大型撞擊所造成，而恰在其背面的一些特別的地形 (左圖) 恐怕也是起因於同一事件。
除開多坑洞的區域，水星也有一些比較平坦的地方，有些可能是早期的火山活動所造成，但也有一些可能是被撞擊坑洞的噴出物所填平。
在對水手十號數據的再分析中，發現水星一些近期火山活動的初步證據，但還有待進一步的確認。令人驚奇的是，在雷達對水星北極區的觀測中，發現在一些坑洞的陰影中有水冰存在的證據。這個區域水手十號並沒有測繪過。
水星的磁場很微弱，約只有地球的1%；也沒有已知的衛星。
水星通常可以用雙筒望遠鏡甚至肉眼就能看到，但由於它很靠近太陽，因此若在晨曦或晚霞的餘光中就很難看到了。有些網站可以顯示水星及其它行星在天空的現在位置；更多的細節及圖表則可以在一些星圖軟體如Starry Night中找到。
金星是是九大行星中最第二靠近太陽的行星，軌道半徑為10,820萬公里 (0.72AU)；直徑為12,103.6公里，在九大行星中大小排行是第六；質量是4.869x1024公斤。金星的公轉軌道是所有行星中最接近正圓的，其偏心率不到1%。
金星早在史前就為人所知了，它是全天亮度僅次於太陽及月球的星體。如同水星，它也曾廣被視為不同的二顆星，中國人稱之為啟明星與長庚星，而希臘天文學家也早知道二者實為同一星體。
由於金星是地內行星，所以我們可從望遠鏡中觀察到它有盈虧現象，這也是伽利略當初提出支持哥白尼的日心說一個重要的觀測證據。
第一個造訪金星的太空探測船是1962年美國的水手2號 (Mariner 2)，之後陸續有超過20個探測船到過金星，包括金星先鋒號 (Pioneer Venus)、蘇聯的金星7號 (Venera 7，人類首艘登陸另一行星的探測船)及金星9號 (Venera 9，傳回金星表面的第一張影像，左圖)，而美國的麥哲倫號 (Magellan) 則正以雷達進行金星表面的地圖測繪工作 (右圖)。
金星的自轉速度異常的慢，一個金星日相當於地球的243天，還比金星的一年再長一點，而且其自轉方向是逆向的；此外，金星的自轉與公轉週期是同步的，這使得當它位於近地點 (金星衝) 時總是會以相同的一面面向地球，這個現象究竟是由於共振所致或是純屬巧合則尚未有定論。
金星有時會被視為地球的姊妹行星，的確在有些方面它們是頗為相似的：
‧金星只比地球小一點 (直徑是地球的95%，質量是地球的80%)；
‧它們的撞擊坑洞很少，這表示其表面都是較為年輕的；
‧它們的平均密度及化學組成類似。
基於上述原因，人類曾想像在金星的厚重雲層之下會有一個非常像地球的環境，也許也會有生命存在；然而事與願違，更多的研究已指出金星在很多方面和地球是根本完全不同的。
金星表面的大氣壓力高達90大氣壓 (atm) (相當於地球海洋中1公里深處的壓力)，主要組成是二氧化碳，有數層達數公里厚的硫酸雲緊緊包覆著，使得從金星之外無法窺見其表面的任何部分。這樣的大氣產生了強烈的溫室效應，使得金星表面溫度高達740K，熱得足以將鉛熔融，這就是為什麼金星距太陽幾乎比水星遠一倍，但表面溫度反而高得多的原因。雖然在金星的濃雲頂端總有高達350公里時速的強風吹襲，但在其表面的風卻很微弱，時速不會超過數公里。
金星很可能一度和地球一樣含有大量的水，但在如此嚴苛的環境中也早就蒸發殆盡了，所以金星現在是非常乾燥的；其實地球只要再多接近太陽一點也會面臨相同的命運。藉由研究這個在基本條件上頗接近地球的行星竟然擁有如此懸殊的環境，我們會更加瞭解地球環境得天獨厚之所在。
金星的地形大部分都是略有起伏的平地，有一些低平的窪地如Atalanta平原、Guinevere平原及Lavinia平原；有二個高地區域，分別是位於北半球的Ishtar高地 (約有澳洲的大小) 及位於赤道的Aphrodite高地 (約有南美洲的大小)，Ishtar高地主要是由Lakshmi高原構成，其四周被全金星最高的山環繞，包括巨大的麥斯威爾 (Maxwell) 山脈。
麥哲倫號的雷達影像顯示金星表面許多地方都是被熔岩所覆蓋，有一些大型的盾狀火山 (像是地球上的夏威夷或火星上的奧林帕斯山)，例如Sif山 (右圖)。最新的發現指出金星現在仍有火山活動，但是只有少數的熱點 (hot spots)，不像地球有大規模的板塊運動，大部分地區的地質活動狀況在過去數億年間是相當平靜的。
金星表面沒有小型的撞擊坑洞，可能是由於小流星在落地前都會被其濃厚的大氣給燒盡了；而另一方面，多為成群分布的坑洞則可能是由於大流星在落地前在大氣中破碎成數塊所致。
金星表面最古老的地區可能已達8億年之老，當年大規模的火山作用已把更古老的表面全部重塑，當然也把之前的撞擊坑洞給抹除了。
麥哲倫號的影像中呈現了很多種有趣且獨特的地形，像是煎餅 (pancake) 火山群 (左圖) 似乎噴發出很厚的熔岩塊；而「日冕」(coronae) (右圖) 則很像是岩漿庫頂端的熔岩穹窿塌陷所造成。
金星的內部可能很像地球：有一個半徑約3,000公里的鐵質核心，岩石地函則佔最大體積，而麥哲倫號的最新重力探測資料顯示，金星的地殼比以往猜測的來得堅厚。如同地球一般，金星地函有熱對流會對地表的岩石產生壓力，但因為它們分散在許多較小的區域，所以不會像地球一樣因熱對流很集中而形成板塊邊界。
金星沒有磁場，這或許是因為它的自轉速度太慢所致；它也沒有衛星。以往曾有不少觀測者聲稱看到金星衛星的縱跡，但現在已知這是因為在望遠鏡中的金星太亮了，以致在眼球中產生反影所致。
金星很容易用肉眼看到，在日出或日落前後一段時間內可以在太陽附近的天空中輕易發現。有些網站可以顯示金星及其它行星在天空的現在位置；更多的細節及圖表則可以在一些星圖軟體如Starry Night中找到。
地球是離太陽第三近的行星，軌道半徑為14,960萬公里 (1.00AU)；直徑為12,756.3公里，在九大行星中大小排行是第五；質量是5.9736x1024公斤。
直到十六世紀的哥白尼時代之後，人類才瞭解到地球只不過是太陽系的另一顆行星而已。
地球當然不需太空探測船才可認識，但是直到二十世紀我們才真正勾勒出整個地球的全貌。當然能自太空中取得它的影像是其中相當重要的因素，地球的太空影像對天氣預測，尤其是颱風 (颶風) 的預報來說有很大的幫助，而且從太空看到的地球真是非常美麗。
由化學組成成分及地震震測特性來看，地球本體可以分成一些層圈，以下就標示出它們的名稱與範圍 (深度，單位為公里)：
0- 40 地殼
40-2,890 地函
2,890-5,150 外地核
5,150-6,378 內地核
固態的地殼厚度變化頗大，海洋地區的地殼較薄，平均約7公里厚；而大陸地殼就厚得多，平均約40公里厚；地函也是固態，不過在它上部有一層極小部分熔融的區域，稱為軟流圈，其上的地函最頂部及整個地殼則稱為岩石圈；至於外地核是液態而內地核是固態。這些不同的層圈都是以不連續面為界，最有名的就是在地殼與地函之間的莫氏不連續面 (Mohorovicic discontinuity)。
地函佔有地球的主要質量，地核反而位居其次，至於我們生存的空間則只是整個地球極小的一部分而已 (質量，單位為1024公斤)：
大氣層 = 0.0000051
海洋 = 0.0014
地殼 = 0.026
地函 = 4.043
外地核 = 1.835
內地核 = 0.09675
地核主要的主要成分是鐵 (或鐵鎳質)，不過也可能有一些較輕的物質存在，地心的溫度約有7,500K，比太陽表面溫度還來得高；下部地函的主要成分可能是矽、鎂、氧，再加上一些鐵、鈣及鋁；上部地函主要成分則是橄欖石及輝石 (鐵鎂矽酸鹽岩石)，也有鈣和鋁。以上這些瞭解都是來自於地震震測資料，雖然上部地函的物質有時會因著火山噴出熔岩而被帶到地表來，但是我們仍無法到達固體地球的主要部分，目前的海底鑽探行動連地殼都尚未挖穿。地殼的成分則主要是石英 (二氧化矽) 及矽酸鹽類如長石。整體估算，地球化學組成的重量百分比為：
34.6% 鐵
29.5% 氧
15.2% 矽
12.7% 鎂
2.4% 鎳
1.9% 硫
0.05% 鈦
地球是平均密度最大的主要星體。
其它類地行星也都具有和地球類似的結構與組成，但其中也有一些差異：月球核所佔比例最小；水星核的比例最大；而火星及月球的函相對較厚；月球和水星沒有化學組成明顯不同的函與殼之分；地球可能是唯一可再分成內外核的。不過請留意，我們對行星內部的認識主要是來自於理論推導，就算是對地球的也是如此。
有別於其它類地行星，地球的最外層 (包含地殼及上部地函的頂端) 被切分為數塊，「飄浮」於其下的熾熱地函之上，這就是著名的板塊構造運動學說。這個學說主要描述兩種運動：拉張與隱沒，前者發生在二個板塊互相遠離，其下的岩漿湧出而生成新地殼之處；後者則發生在二個板塊互相碰撞，其中一方潛入另一方之下，終至消滅於地函中之處。此外，也有一些板塊邊界是橫向錯開式的相對運動或兩個大陸板塊硬碰硬地撞在一起。目前全球有八個主要板塊：
歐亞板塊－北大西洋東半部、歐洲及亞洲 (印度除外)；
非洲板塊－非洲、南大西洋東半部及印度洋西側；
印澳板塊－印度、澳洲、紐西蘭及大部分的印度洋；
太平洋板塊－大部分的太平洋 (包含美國南加州海岸地區)；
納斯卡板塊－緊臨南美洲的太平洋東側；
北美板塊－北美洲、北大西洋西半部及格陵蘭；
南美板塊－南美洲與南大西洋西半部；
南極板塊－南極洲與南大洋。
此外還有至少二十個小板塊，如阿拉伯板塊、科克斯板塊及菲律賓海板塊等。在板塊邊界的地震發生異常頻繁，將震央一一點出即可明顯看出板塊的邊界何在 (右圖)。
地球的表面很年輕，只有5億年左右，以天文的角度來看確實很短。侵蝕作用及構造地質運動不斷地破壞又重建大部分的地表，因而幾乎完全消滅了地表早期的地質記錄，例如撞擊坑 ，所以早期地球歷史大部分都已不見蹤跡。地球約有45至46億年老，然而目前已知最老的岩石只有大約40億年前，而且老於30億年的岩石非常罕見。最老的生物化石不老於39億年前，有關生命起源的關鍵時期則亳無記錄。
地球表面積71%為水所覆蓋，地球是太陽系唯一在表面可以擁有液態水的行星 (土衛六的表面有液態乙烷或甲烷，而藏於木衛二的表面之下則可能有液態水，不過地球表面有液態水仍是獨一無二的)。液態水是我們已知的生命型式所不可或缺的要素；而緣於水具有的大比熱性質，海洋的熱容積成為保持地球溫度恆定的一大功臣；液態水還是陸地上侵蝕與風化作用的主要營力，這是太陽系中唯一有此作用的地方 (也許火星早期也曾有過這些作用，但現在已無）。
地球大氣組成中，77%是氮氣而21%是氧氣，再來就是微量的氬、二氧化碳及水氣。地球初形成時的大氣很可能大部分都是二氧化碳，不過它們大多已被碳酸鹽類岩石給結合，其餘的則是溶入海洋及被綠色植物耗盡；如今板塊構造運動及生物作用是大氣中二氧化碳消長的持續主控者。大氣中存在的水氣及微量二氧化碳所造成的溫室效應是維持地表溫度極重要的作用，溫室效應使地表溫度提高了大約35℃，否則地表的平均溫度將是酷寒的-21℃！若沒有水氣及二氧化碳，海水會凍結，而我們已知的生命型式將無從開展。此外，水氣更是地球水循環及天氣變化中不可或缺的要角。
自由氧的存在也是地球化學組成的一大特徵，因為氧是活性很強的氣體，照理說應該很容易就和大氣中其它元素相化合，地球上的氧氣完全是由生物作用產生及維持，若沒有生命就不會有自由氧。
地球與月球之間的引潮力會使地球的自轉週期每一世紀增加約2毫秒，最新研究顯示在9億年前一天只有18小時，而一年則有481天。
地球擁有適度的磁場，推測磁場是起因於液態外地核中的電流。由於太陽風與地球磁場及外層大氣的交互作用，極光於焉產生；而上述因素的不均衡造成磁極會在地表移動，目前磁北極位於加拿大北境。
地球磁場及其與太陽風的交互作用也造成了范愛倫輻射帶 (Van Allen radiation belts)，它是環繞著地球的成對環狀帶，外型就像是甜甜圈，由氣體離子 (電漿) 組成，其外圈由海拔19,000公里延伸到41,000公里；內圈則介於海拔13,000至7,600公里之間。
火星是從太陽數來第四顆行星，軌道半徑為22,794萬公里 (1.52AU)；直徑為6,794公里；質量是6.4219x1023公斤。
火星自史前時代就已為人所知，直至今日，它仍是科幻小說除了地球以外最常出現的太陽系場景。不過，美國天文學家羅威爾 (Lowell) 在二十世紀初「看」到的火星「運河」(canals)，曾引起多少世人無盡的遐想，如今己確定這真的純屬幻想，事實上並不存在。
最早造訪火星的探測船是1965年美國的水手4號 (Mariner 4)，之後陸續有許多探測船到過火星，包括第一艘登陸的火星2號 (Mars 2)、在1976年登陸的二艘海盜號登陸艇 (左圖)，而在長達20年的中斷後，新一代的探測船火星探路者號 (Mars Pathfinder, MPF) 在1997年4月成功登陸火星 (右圖)。
火星的公轉軌道相當橢圓，這使得火星正對太陽處的溫度在一年之間有很大的變化：在近日點與遠日點之間可以相差到約30℃，這是影響火星氣候的主要因素之一。火星表面的平均溫度約為218K (-55℃)，但實際溫度從冬半球極區的140K (-133℃) 至夏半球向陽面的300K (27℃)，差異相當大。
火星雖然比地球小得多，但其表面與地球陸地可說是大致相同。
除了地球，火星是類地行星中地形最多變的行星，以下是它的一些壯麗地景：
．奧林帕斯山 (Olympus Mons)：是太陽系中最巨大的山，從四周平原算起足足有24公里高，整個火山有500公里寬，單是環繞山邊的峭壁就有6公里高 (右圖)；
．Tharsis bulge：火星表面的巨大隆起，有4,000公里寬、10公里高；
．水手峽谷 (Valles Marineris)：全長4,000公里、深2至7公里的超級大峽谷群 (右圖)；
．h#llas Planitia：位於南半球的撞擊坑，寬2,000公里、深6公里。
火星表面很多地方都非常的古老且多坑洞；但也有很多較年輕的裂谷、山脊、丘陵及平原。
火星南半球主要是古老而多坑洞的高地 (左圖)，有一點像是月球表面；北半球則主要是由相對年輕得多的、高度較低的、地質史更為複雜的平原所組成，而在二區之間似乎有一道高差達數公里的明顯邊界。這種地形上的區分及明顯的邊界究竟是基於什麼原因，目前為止並不清楚，有一種推測認為這是由於火星在形成隨後的一次超級大撞擊事件所造成。目前有一些科學家已開始質疑上述的明顯邊界到底是否存在，火星全球探勘者號 (Mars Global Surveyor, MGS) 或可解答這個議題。
有關火星內部的瞭解只能從其表面資料及整體數據經大量計算得知。火星很可能有一個半徑約1,700公里的核、一個密度較地球地函高的火成岩函及一個薄殼。火星比其它類地行星的密度都來得低，這可能是因為火星核除了鐵質之外，還含有較多的硫化物碎片所致，換句話說，火星核可能是由鐵及硫化鐵組成。
就像水星和月球一樣，火星目前似乎沒有活動中的板塊構造運動，在火星上找不到近代表面水平移動的證據，如地球上常見的褶皺山脈。由於沒有橫向的板塊移動，在火星殼以下的熱點 (hot-spots) 長期在地表固定停駐在一處，再加上火星的表面重力薄弱，這或許就是形成火星表面巨大火山及隆起的原因。雖然火星目前並無火山活動的跡象，但火星全球探勘者號發現的一些新證據指出，在火星地質史的早期可能曾有構造運動，這個發現已引發了科學家拿來與地球比較的高度與趣。
火星表面許多地方有極清楚的侵蝕地形，包括大規模的洪氾痕跡及一些小河系 (右圖)，這說明了火星表面以前必定曾一度有流水，也許有大湖甚至海洋。但這樣的歲月似乎並不長久而且是很久以前的事了，據推估差不多是40億年前。至於著名的水手峽谷則並非由流水造成，它是在 Tharsis bulge 生成時，火星殼被拉張而形成。
火星過去曾經更像地球，它的二氧化碳多被固定在碳酸鹽岩石中，然而由於沒有板塊構造運動，火星並不能像地球一樣將這些二氧化碳釋放回大氣中，因而無法擁有足夠的溫室效應，使得火星就算是位於地球的位置，氣溫還是遠比地球寒冷得多。
火星有一層很薄的大氣，主要由僅餘的二氧化碳 (95.3%) 加上一點氮 (2.7%)、氬 (1.6%) 、微量的氧 (0.15%) 及水氣 (0.03%) 所組成。表面平均大氣壓大約只有7百帕，還不到地球的百分之一，在各地的氣壓變化很大，從最深的盆地底幾乎有9百帕，到奧林帕斯山頂大約只有1百帕不等。雖然只有這一點大氣，卻已經足以產生非常劇烈的強風及塵暴，甚至常常籠罩整顆行星達數月之久！火星大氣的溫室效應僅能使表面溫度提高5K，遠不及金星與地球。
火星的兩極有永凍的冰冠，冰冠主要是由乾冰 (固態二氧化碳) 組成，呈現出由暗色塵沙與冰層交替的層狀結構。在北半球夏季，二氧化碳會自冰層全部昇華至大氣中，只剩下水冰層；但是南極冰冠有沒有水冰層就沒那麼清楚了，因為南極冰冠 (左圖) 的乾冰從未全部消失過。火星冰冠層狀結構的成因尚無定論，也許是因為火星赤道面與公轉軌道面交角的長期變化所致。此外，在較低緯區的表面之下說不定也有水冰的存在。海盜2號登陸艇的觀測數據顯示，火星冰帽大小的季節性變化使得大氣壓力變化幅
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