1971年12月2日苏联“火星”3号探测器（见“火星”号探测器）首次在火星上实现了软着陆，美国“海盗”1号和“海盗”2号探测器（见“海盗”号探测器）也分别于1976年7月20日和9月30在火星上软着陆成功。火星大气层的大气密度仅为地球大气层的百分之一，所以航天器火星着陆的特点是需要使用巨大的降落伞，且需要处在超声速下开伞。

一般情况下，火星探测器从离开运行轨道到安全着陆要经过5个阶段。以“海盗”号探测器为例（见图）。①分离、制动及过渡段。探测器需要实施火星着陆时，首先要在绕火星飞行的轨道上，轨道舱与着陆舱组合体调整好返回姿态，然后轨道舱与着陆舱分离，着陆舱自旋稳定，着陆舱点燃8台肼单组元推进剂发动机，使着陆舱脱离绕火星的运行轨道，向火星表面下降，在下降过程中随时将信息数据发送至轨道舱，由轨道舱转发至地球。②着陆舱再入阶段。着陆舱再入火星大气层后，依靠着陆舱的大阻力气动外形，使着陆舱减速，一直到距火星表面5～10千米的高度。③降落伞减速段。从距火星5～10千米的高度抛掉防热罩，打开直径为16.2米的大降落伞，使着陆舱进一步减速，直到到达约1.4千米的高度。④反推火箭发动机工作段。在约1.4千米的高度时抛掉降落伞，伸出着陆腿然后点燃着陆反推发动机，使下降速度由64.7米/秒下降至着陆前的约2.67米/秒。⑤着陆腿及缓冲器工作段。着陆腿触及火星表面，缓冲器吸收最后的着陆冲击载荷，随后着陆敏感器关闭反推火箭发动机，实现软着陆。

“海盗”号探测器在火星上着陆过程