美國主要有兩種探測器納入火星探測計畫，即“水手”號和“海盜”號。 “水手”4號於1964年11月28日發射升空，重260千克。它於1965年7月15日在距火星9280千米處掠過，拍攝了22張火星照片。1969年2月24日發射的“水手”6號，於當年7月31日在距火星3400千米處飛越，拍攝了175張火星照片。3月27日升空的“水手”7號，8月5日在距火星3200千米處掠過，拍回126張火星照片。1971年5月30日“水手”9號發射成功，它於同年11月14日進入火星軌道，距火星1280千米，運行將近一年時間，拍攝了7329幅火星照片。 美國還依據這些資料首次為火星上的火山、峽谷、高地和窪地命名。
水手探測器
水手探測器
水手探測器美國從1964年起發射“水手號”系列探測器，其中有4個成功地探測了火星。1964年11月28日升空的“水手4號”於1965年7月14日從離火星約1萬千米的地方掠過，第一次對火星作了近距離考察，探測到火星的大氣密度不足地球的1%，還拍攝了212張照片，從中可鑑別出火星的約300個火山口，火星表面布滿環形山和沙漠。1969年2月24日和3月27日發射的“水手”6號和7號，分別於7月31日和8月4日在距火星約3400千米處飛過，對火星的大氣成分和結構作了探測，發現火星上到處是沙漠和大大小小的含鐵矽酸鹽岩石。1971年5月30日發射的水手9號於11月14日進入火星軌道飛行，拍攝了70%的火星表面，傳回7000多張火星照片。其中第一張照片從根本上否定了火星存在運河的說法，因為從照片上看到的是如同沙漠裡一樣的由火星風形成的沙粒帶狀條紋。這些照片只發現了許多乾涸的河床，其中有的長達1500千米，寬200千米，這表明火星上可能曾經存在過液態的水。“水手9號”拍攝的火星照片，為後來“海盜號”在火星著陸探測選定了地點。
