Mars ma dwa naturalne satelity. Są nimi: Fobos (po grecku oznacza strach) i Deimos (po grecku znaczy trwoga). Zostały one odkryte przez amerykańskiego astronoma Asapha Halla (1829-1907) w sierpniu 1877 r. Ich nazwy pochodzą z mitologii greckiej. Takie imiona nosili dwaj synowie bożka wojny Aresa (rzymski Mars) i bogini piękności Afrodyty (rzymska Wenus).
Te przypominające kształtem ziemniaki księżyce są najprawdopodobniej asteroidami, których trajektorie lotu zostały zakłócone przez silne grawitacyjne oddziaływanie Jowisza i dlatego w końcu „wylądowały” wokół Czerwonej Planety. Niektórzy przypuszczają, że być może owe planetoidy pochodzą z zewnętrznych rejonów Układu Słonecznego.
Fobos (większy i bliższy Marsowi) wschodzi na… zachodzie, porusza się bardzo szybko i zachodzi dwa razy dziennie na wschodzie. Potrzebuje tylko 7,40 h na obiegnięcie globu. Jest odległy od środka planety o 9 378 km (wymiary 27 na 21,6 na 18,8 km). Ta mieszanka skał i lodu za około 50 mln lat przestanie istnieć, gdyż promień jego orbity ciągle się zmniejsza i kiedyś po prostu rozpadnie się na mniejsze kawałki.
Deimos (mniejszy i dalszy Marsowi) potrzebuje 30,20 h na obiegnięcie planety. Oddalony jest od jej środka o 23,459 km (wymiary 15 na 12,2 na 11 km).