Večina ljudi pozna vzorec Zemljine orbite, zato je najlažje razpravljati o Marsovi orbiti, saj je povezana z Zemljino. Mars in Zemlja imata veliko podobnosti v svojih orbitah. Oba sta eliptična in se držita na podobnem aksialnem nagibu. Marsova orbita ima bolj ekscentričen vzorec kot Zemlja, kar prinaša nekaj razlik v vremenskih vzorcih med obema planetoma.
Če gledamo od zgoraj, se zdi, da Zemlja in Mars krožita okoli sonca v nasprotni smeri urnega kazalca in sta skoraj v isti ravnini. Astronomska enota je meritev približno 150 milijonov km ali razdalje od Zemlje do Sonca. Zemljina orbita je torej 1 astronomska enota (AU), medtem ko je Mars v povprečju 143 milijonov milj (230 milijonov km) ali 1.5 AU. Zemlji potrebuje eno leto, da obkroži sonce, medtem ko je Marsova orbita približno 687 zemeljskih dni ali 1.88-krat daljša od zemeljskega leta. Marsov dan je nekoliko daljši od zemeljskega dneva in v povprečju traja približno 24 ur, 39 minut in 35 sekund.
Ekscentričnost se uporablja za določitev oblike katere koli planetarne orbite. Popoln krog ima ekscentričnost nič. Elipse imajo ekscentričnost med 0 in 1, medtem ko imajo parabole natančno meritev 1. Marsova orbita ima ekscentričnost 0.09, zaradi česar je druga najbolj ekscentrična orbita vseh planetov. Samo Merkur ima večjega.
Ta ekscentričnost pomeni, da obstaja velika razlika v razdaljah od tega, kdaj je najbližje Soncu ali njegovemu perihelu, in kdaj je najbolj oddaljeno, afelu. Perihel na Marsovi orbiti je približno 1.38 AU ali 129 milijonov milj (207 milijonov km). Afel je približno 1.66 AU ali 155 milijonov milj (249 milijonov km).
Marsov aksialni nagib je 25.19 stopinj. Ker je to zelo podobno nagibu Zemlje 23.45 stopinje, so Marsovi letni časi zelo podobni tistim na Zemlji, saj so štirje. Vsaka sezona traja skoraj dvakrat dlje kot zemeljska sezona, saj je Marsovo leto daljše. Prav tako so ponavadi veliko bolj ekstremni, saj sta afel in perihel tako drastično različna. Poletja so bolj vroča, ker se Marsova orbita približuje soncu, medtem ko so zime v njegovih krajih ostrejše.
Domneva se, da je bila pred mnogimi leti Marsova orbita veliko manj ekscentrična. Ocenjuje se, da je bil pred približno 0.002 milijona zemeljskih let bližje 1.35. Gravitacijske sile, ki so jih ustvarili drugi planeti, počasi vlečejo Mars v večji eliptični vzorec.