1890年，美國天文學家珀西瓦爾羅威爾利用大型望遠鏡觀測火星，偶然發現在火星表麵存在著一些溝壑，這些東西看起來和地球上人工開鑿的運河極為相似。人們開始懷疑有“火星生命”的存在，大量關於“火星人”的科幻故事也廣為流傳。科學家們一直相信火星上有水資源的存在，而且可能是在火星兩極或大氣高層中以冰雪及水蒸氣的形式存在。甚至有許多科學家相信，火星上也可能曾分布有河流和冰川。因為從目前觀測到的照片來看，火星上有許多峽穀和溝壑看起來應該是水流衝擊而成的。為了證明火星上的確有生命之源——水的存在，美國和蘇聯兩個超級大國從20世紀60年代起就開始了大量的火星探測工程。
1960年10月，蘇聯先後兩次發射了火星探測器，不幸的是都沒有進入火星的軌道就失事了。
1962年11月1日，蘇聯又發射了3個火星探測器，其中一個在飛往火星的途中與地球失去了聯係，而另外2個隻飛到火星的軌道上便停留在那裏了。
1964年11月28日，美國發射了“水手4號”探測器。在1965年7月14日飛至距火星9280千米的地方，“水手4號”成功地在近距離拍到了22張關於這顆紅色星球的照片。
1971年5月19日和5月28日，蘇聯連續發射了“火星2號”和“火星3號”探測器。同年的12月15日，蘇聯的“火星3號”首次在火星上著陸，並從火星表麵向地球發送數據達20秒。
1971年5月30日，美國又成功發射了“水手9號”探測器。同年11月14日，“水手9號”駛入距火星1280千米的軌道，並在該軌道上運行將近1年時間，拍攝照片7328張。依據這些照片資料，美國第一次為火星上的高地、火山、窪地和峽穀等地形命名。
1975年8月20日和9月9日，美國又分別發射了“海盜1號”和“海盜2號”探測器。1976年7月20日和9月3日，這兩個探測器依次在火星上成功著陸，大量新的寶貴數據和圖像被發回到地球。其中的“海盜1號”在火星上工作了6年，兩次登陸都沒有在火星上找到任何有生命的特征或痕跡。
由上述事實可看出，在這些早期的火星探測中，最成功的應該是美國的“海盜1號”和“海盜2號”探測器。美國航天局於1975年發射了這兩艘“海盜號”火星探測器。探測器經過為期一年的星際旅行，終於成功進入了火星大氣層，並分別在火星著陸。科學家們在這兩個著陸器上裝備了大量的精密儀器，這些儀器能分析火星的土壤，同時也能對火星上的氣壓、風速、溫度等指標進行測量，並確定了組成火星大氣的元素構成。為了探測火星上是否存在生命的跡象，科學家們還專門設計了一些實驗。在這些實驗中，探測器先是用機械手臂挖掘采集了火星的土壤樣本，再通過實驗來對土壤樣本進行分析研究，結果發現，火星土壤中能夠釋放出氣體。然而那時的科學家卻將之歸因於化學反應。
在1999年，曾為美國航天局工作過的南加利福尼亞大學的神經生物學家約瑟夫 米勒要求美國航天局重新研究20多年前的實驗結果。因為米勒堅信，美國航天局在1975年發射的“海盜號”火星探測器探測收集到的資料中，有可以證實火星上存在生命的證據。但由於後來有關的資料丟失了，到目前為止，美國航天局的研究還隻能證明火星表麵發生過化學反應。米勒進一步指出，是美國航天局把實驗的數據弄丟了。美國航天局考慮了米勒的意見，徹底查找了檔案裏的資料，終於有一份被忽視已久的電腦記錄被找了出來。由於這份記錄所用的是極為陳舊的編碼格式，已經沒有能識別這種編碼程序的設計師在世。因此米勒隻能靠美國航天局人員保留下來的數據備份進行自己的研究工作。那些數據很少，隻是原來的1／3而已。米勒把資料集中起來進行分析，終於得出結論，認為在火星上很可能有過生命。2001年11月28日，他在聖迭戈召開的科學研討會上，米勒將他的研究成果公布於世。