Kebanyakan orang akrab dengan pola orbit Bumi, sehingga paling mudah untuk membahas orbit Mars yang berkaitan dengan Bumi. Mars dan Bumi memiliki banyak kesamaan dalam orbitnya. Keduanya adalah pola elips dan dipegang pada kemiringan aksial yang sama. Orbit Mars memiliki pola yang lebih eksentrik daripada Bumi, yang memperkenalkan beberapa perbedaan pola cuaca antara kedua planet.
Jika dilihat dari atas, baik Bumi dan Mars tampak mengorbit matahari dalam arah berlawanan arah jarum jam dan hampir berada pada bidang yang sama. Satuan Astronomi adalah ukuran sekitar 150 juta km, atau jarak dari Bumi ke Matahari. Orbit bumi karena itu 1 Astronomical Unit (AU), sedangkan Mars rata-rata 143 juta mil (230 juta km) atau 1.5 AU. Bumi membutuhkan satu tahun untuk mengorbit matahari, sementara orbit Mars memakan waktu sekitar 687 hari Bumi atau 1.88 kali lebih lama dari satu tahun Bumi. Hari Mars sedikit lebih lama dari hari Bumi, rata-rata sekitar 24 jam, 39 menit, dan 35 detik.
Eksentrisitas digunakan untuk menentukan bentuk orbit planet apa pun. Lingkaran sempurna memiliki eksentrisitas nol. Elips memiliki eksentrisitas antara 0 dan 1, sedangkan parabola memiliki ukuran tepat 1. Orbit Mars memiliki eksentrisitas 0.09, yang menjadikannya orbit paling eksentrik kedua dari semua planet. Hanya Merkurius yang memiliki yang lebih besar.
Eksentrisitas ini berarti bahwa ada perbedaan besar dalam jarak dari saat terdekat dengan Matahari, atau perihelionnya, dan ketika terjauh, aphelion. Perihelion di orbit Mars kira-kira 1.38 AU atau 129 juta mil (207 juta km.) Aphelion sekitar 1.66 AU atau 155 juta mil (249 juta km.)
Kemiringan aksial Mars adalah 25.19 derajat. Karena ini sangat mirip dengan kemiringan Bumi sebesar 23.45 derajat, musim di Mars sangat mirip dengan yang ada di Bumi yaitu ada empat. Setiap musim berlangsung hampir dua kali lebih lama dari musim Bumi karena tahun Mars lebih panjang. Mereka juga cenderung jauh lebih ekstrim karena aphelion dan perihelion sangat berbeda secara drastis. Musim panas lebih panas karena orbit Mars lebih dekat ke matahari, sementara musim dingin lebih keras di jangkauannya yang lebih jauh.
Diperkirakan bahwa bertahun-tahun yang lalu, orbit Mars jauh lebih eksentrik. Diperkirakan telah mendekati 0.002 sekitar 1.35 juta tahun Bumi yang lalu. Gaya gravitasi yang diciptakan oleh planet lain secara perlahan menarik Mars ke dalam pola elips yang lebih besar.