除此之外，“海盗1”号上的仪器还采用生物学实验的方式在火星土壤中发现了奇特的化学元素，但并没有确凿的证据表明火星上存在生命或其他的有机化合物。很明显，这颗行星的表面是贫瘠荒芜的。但是，这种说法在20年后受到了挑战，因为美国宇航局宣称，针对落在地球表面的火星岩石进行的研究最终发现了微生物化石。
“海盗2”号火星探测器1975年9月9日，“海盗2”号发射成功，并于1976年8月7日进入了火星轨道，1976年9月3日触地于乌托邦平原。在它着陆过程中，对火星大气进行了分析，首次发现那里含有少量对生命至关重要的元素——氮。“海盗2”号着陆时，正值火星北半球的冬季，火星北极冷得足以使二氧化碳冻结为干冰。登陆车在火星上的黎明时分记录到了-85℃的低温，下午3点半记录到的最高温度是-29℃。它还记录到54千米/小时的风速，这相当于地球上的7级风。它先后完成同它姐妹探测器一样的任务，并意外地记录了一次火星地震。“海盗2”号登陆车还分析了火星土壤样品，获悉它们亦如地球土壤那样，主要由硅酸盐构成。硅酸盐由硅和氧加上各种金属组成。地球土壤含铝量甚高，含铁量较低。火星土壤则相反，含铁多而含铝少，这使火星土壤呈现出独特的红色。
1982年11月11日，“海盗”着陆器1号做了最后一次数据传输，该探测器的控制者们花了6个半月仍然无法同它恢复联系。全部任务于1983年5月21日结束。
“火星观察者”号出师不利
1992年9月25日，“火星观察者”号发射成功，按计划，其使命是重新拍摄火星地貌。但实际上，它这次是在重复几项“海盗”号的拍摄工作。不过，它拍摄图像的分辨率要高得多，它携带的照相机能拍摄出每个像素代表14米实际距离的图像。比起“海盗”号照相机拍摄的每个像素代表50米的图像，这是个极大的改进。
“火星观察者”号探测器示意图然而，“火星观察者”号刚要进入轨道时便遭到了失败。1993年8月21日，当“火星观察者”号还有不到3天时间就将到达火星时，它与地球失去了全部通讯联系。美国宇航局喷气推进实验室的工程师和飞行器操作者发出了一系列备用指令，以便打开飞行器的通讯器，将飞行器的天线转向地球。但令人失望的是，到8月22日，全世界各个卫星跟踪站都未收到飞行器的任何信号。
后来，为了调查“火星观察者”号的“出师不利”，美国政府还成立了一个官方委员会，该委员会在因特网上发布的报告称：“火星观察者”号通讯中断的原因，极有可能是推进系统燃料加压装置中的一个管道断裂，造成隔热层下的压力泄露，气体和油料很可能从隔热层下不均匀地泄露出来，使飞行器产生高速自转。这种高速自转会使飞行器进入“意外事故”运行模式，这种运行模式中断了事先储存的一系列操作命令，因此没有打开发报机。此外，这样的自转还可能造成飞行器的主要天线被分离。最终，由于太阳能电池帆板不再能指向太阳，飞行器的电池耗尽，无法给发报机供电。
后继使命的“火星全球勘测者”号
事实证明，美国人探测火星的决心是异常坚定的。资料显示，在“火星观察者”号失踪几个星期之后，美国宇航局便宣布将向火星发射另一个探测器“火星全球勘测者”号，作为“火星观察者”号的继承者去实现其未尽的使命。
1996年11月7日，“火星全球勘测者”号在卡纳维拉尔角由“德尔塔2”火箭发射升空，开始了为期10个月、航程长达669亿千米的火星之旅。
事实上，“火星全球勘测者”号的功能逊于“火星观察者”号，其主要任务是研究火星表面、大气层和磁场的情况。它上面的科学仪器有：负责研究磁力线和太阳风对火星影响的磁强计和电子反射计；进行表面和大气照相的火星轨道器相机；研究火星地貌和引力场的火星轨道器激光高度计；为今后火星探测做准备的火星中继电台；进行矿物、冷凝物、尘土、高温物质和大气等测量的高温发射频谱仪；进行引力场和火星大气研究的紫外线稳定振荡器等。
“火星全球勘测者”号探测器示意图
1997年9月11日，“火星全球勘测者”号进入预定的环绕火星的轨道，并在距离火星表面380千米高度环绕火星两极地区飞行，一举成为了研究火星地质、气象和演化史的人造卫星。
从1998年3月开始，它用687天的时间持续勘察和记录了火星的大气、磁场、地貌和矿产等情况，拍摄高分辨率的照片，并绘制火星表面地形图，为今后的火星着陆器提供尽可能详细的资料。2003年，“火星全球勘测者”号拍下了一张地球的“快照”，这是人类第一次从火星的角度观看自己居住的星球的模样。
“火星全球勘测者”号的发射成功，标志着自“海盗”号以来，沉寂了20年的火星探测又掀起了热潮。
1991年底前苏联宣告解体，新独立的俄罗斯接管了前苏联强大的航天业。俄罗斯航天部门成立之初进行的重要工作之一便是将进行到一半的“火星96”计划按时完成。
然而不幸的是，1996年11月16日，俄罗斯人刚刚欢呼“火星96”发射成功后几个小时，便从太空传来这个火星探测飞船半途夭折的噩耗。俄罗斯这次企盼已久的火星探测计划从一开始就遭到失败。
心系多国的“火星96”飞船
毋庸置疑的是，俄罗斯的“火星96”飞船，是人类跨世纪寻梦火星计划的一个重要组成部分。它是一项飞往火星的国际性考察计划，除以俄罗斯为主外，还有美国、英国、法国、德国、奥地利、比利时、西班牙、芬兰、乌克兰、捷克等20多个国家的航天中心和科研单位参加。
该计划分3个阶段：
第一阶段，发射“火星96”飞船，其中包括对火星进行长期考察的轨道站、2个穿透探测器和2个发送到火星上的小型自动站。
第二阶段，发射“火星98”飞船，包括1个轨道站和1个带有火星车的返回舱。
第三阶段，发射探测飞船把火星上的土壤带回地球。
这些考察将为把人类送上火星开辟道路。
该飞船重67吨，其中科学仪器重1吨多。该飞船装有2个可掘至地表以下75米深处的穿透器，其用途便是收集有关火星岩层化学成分及含水量等重要数据。此外，该探测器上还有2个小型自动站，它们在火星表面降落后，将研究“质子”号运载火箭示意图
火星气候、表面元素构成、磁场和地震情况。
1996年11月16日，“火星96”飞船在拜科努尔发射场由一枚“质子”号运载火箭发射升空，而后被送入绕地轨道。但后来在第二次点火本该工作3分钟时，发动机却因发生故障只运转了20秒。2小时后，“火星96”飞船与地面的联系突然中断，以至于最终未能进入飞往火星的轨道。
俄罗斯不愿让这个使命已告夭折的飞船毫无作为，于是想尽全力用助推火箭把它推入外层空间，以便用携带的仪器做一些科学观测。但这一点希望最终也破灭了，11月18日，这个失控的飞船开始向地面坠落，引起落区澳大利亚的一片恐慌。澳大利亚进入高度戒备状态，因为飞船上装有4节用钚制作的燃料的核电池。最后，“火星96”飞船坠落在距南美洲西海岸1000千米的南太平洋海域里。
事实上，“火星96”探测器的失利对美国来说也是一个沉重打击。因为美国有2件装置在该飞船上，一件是等效组织正比计数器，用来精确测量地球与火星之间的宇宙射线，以便搞清进行载人飞行时需要何种保护。另一件装置是火星氧化试验仪器，用来测量火星大气和地面的氧化速度。此外，“火星96”飞船本来还要与美国的探测飞船共同完成一项历史使命，即揭开火星是否曾有过生命之谜。两家各有分工，相互补充配合。现在美国失去了一个合作伙伴，他们不得不重新考虑自己的火星探测计划。
英国科学家更是深感沮丧，英国在“火星96”飞船上搭载了好几件实验仪器，其中有一件用来测量火星大气变化的仪器设计极富新意，它可以测量火星大气失去的速度，从而可以帮助确定火星上有无生命。
“火星96”飞船的失利，使得参与各国无不心疼惋惜。但事实上，“火星96”飞船的失利和俄罗斯的财政困难有着千丝万缕的联系。
数据资料显示，“火星96”飞船耗资3亿多美元，耗费10年时间才建造完成。它载有美国、法国、德国等20多个国家的高精尖仪器设备，是人类有史以来向火星发射的最大的航天器。
“火星96”飞船是俄罗斯研制的第一颗新型航天器，它的失利使俄罗斯航天业遭受了重创。长期以来，俄罗斯航天计划经费不足，处在捉襟见肘的境地，火星探测计划一直靠外援支撑。在财政极度困难的逆境中，俄罗斯航天机构急切盼望“火星96”飞船能给他们带来福音，以吸引西方大国为以后的探测项目提供资金。
当地面与飞船失去联系、发射宣告失败时，地面人员心如刀绞，有的研究人员甚至掉下了眼泪。曾在1965年进行首次太空行走的老宇航员列昂诺夫叹气道：“在科研资金极其短缺的时候，这么多钱就这样白费了，在20世纪俄罗斯没有可能再向火星发射飞行器了。”
值得一提的是，就在发射前的1个月，俄罗斯一家核研究中心的主任自杀身亡，他留下的一张字条写道：“自杀是为了抗议政府发不出工资和研究经费严重短缺。”
事实上，自前苏联解体后，俄罗斯的航天计划没有得到政府的真正支持。如1994年的航天预算为3388亿卢布，由于居高不下的通货膨胀，实际投资仅为1989年的20％。而1995年的预算为6100亿卢布，仅够维持最低限度的活动。从1993年起，俄航天界就不得不向商业银行贷款。在“火星96”飞船发射前，工作人员有几个月没有拿到工资。
与此同时，俄罗斯航天工业生产水平下降。俄航天部门1994年共有45份订单，实际却只生产了7枚火箭，因此原先储备的不可随便动用的火箭便被使用上了。
本来俄罗斯还有一个“火星94”计划，由于经费不足，后与“火星96”计划合并。按道理，这次发射准备时间应十分充足，但在发射前2周，工作人员还在往已经矗立在发射场的火箭上安装零件。
向火星发射飞船，每26个月才有一次“发射窗口”，错过了这个难得的发射时机，下次发射就要等2年多时间。此次失利之后，俄罗斯的火星探测计划很久才能缓过气来。
创下多个记录的“探路者”号火星探测器
1997年7月4日13时7分（美国东部时间），美国“火星探路者”号火星探测器，经过8个月的漫长旅途，终于在火星上着陆，从此揭开了人类探索火星奥秘的新纪元。
据资料显示，“火星探路者”开创了人类探测火星的多个第一：该探测器是首次向地球发回彩色三维立体照片；也是首次采用自由下降方式降落在火星表面；首次使用缓冲气囊技术；而它携带的“漫游者”探测机器人是人类首次成功地向地球之外的星球发射这种装置。
专家指出，“火星探路者”号火星探测器此次的任务是调查火星的大气和地质构造。就该探测器的结构来看，其3个侧面外侧的6个直径达6米的充气球体，即缓冲气囊，作用在于为探测器筑起一道缓冲屏障。值得一提的是，它所携带的“漫游者”火星车是个小型机器人，其电脑核心部分采用的是20MHz主频的RAD6000CPU，重达23磅，并且使用太阳能动力，而行驶速度最快可达2英尺/分钟。火星车上还有一台阿尔法—质子—射线光谱仪，能现场分析岩石的化学成分，并将分析结果传回地面控制中心。它完成了对“甲壳比尔”和“尤基”两块岩石及周围部分土壤的分析，科学家们研究发现，火星岩石成分竟与地球很相似。
“火星探路者”号探测器示意图
从发回的照片中，火星阿瑞斯平原看起来就像地球上的荒漠，有山脉、丘陵、沟谷，甚至还有陨石坑，科学家由此猜想，或许在几十亿年前，这里曾发生过特大洪水。而从火星车留下的车辙看，火星表面是一层虚土，下面是坚硬的壳层。此次探测，还使得人类对火星气候有了更深入的了解。火星当时是夏季，白天地表温度约零下十几摄氏度，夜晚会降到约-70℃，白天有微风。
那么，火星上曾有过生命吗？水是如何形成的又如何消失的？火星曾有过与地球同样的地质过程吗？这一切如今都还是谜。但是，“探路者”的火星之行已为以后的探索甚至为人类登上火星打下了基础。
事实上，“探路者”火星探测器这次着陆飞行在设计思想上与“火星全球勘测者”有着根本的不同，后者是利用已失败的“火星观测者”留下的备件制造的。
而据资料显示，此次探路者计划有以下几个主要特点：
研制工作又快又省
“探路者”使美国恢复了对火星的着陆探测，而且既有着陆器，又有漫游车，但所花的代价却比两个“海盗”号上的计算机部分还低。它的研制工作仅用了3年时间，费用只有196亿美元（着陆器171亿美元，漫游车025亿美元）。加上055亿美元的火箭费用，总硬件费用才251亿美元。探测器上使用的IBM公司RS6000微处理器（128兆内存）性能要远远高于“海盗”号着陆器所用的计算机。