De flesta människor är bekanta med jordens omloppsmönster, så det är lättast att diskutera Mars omloppsbana eftersom den relaterar till jordens. Mars och jorden delar många likheter i sina banor. De är båda elliptiska mönster och hålls på en liknande axiell lutning. Mars bana har ett mer excentriskt mönster än jorden, vilket introducerar vissa skillnader i vädermönster mellan de två planeterna.
Om man ser uppifrån, verkar både jorden och Mars kretsa runt solen i motsols riktning och är nästan på samma plan. En astronomisk enhet är ett mått på cirka 150 miljoner km, eller avståndet från jorden till solen. Jordens omloppsbana är därför 1 astronomisk enhet (AU), medan Mars i genomsnitt är 143 miljoner miles (230 miljoner km) eller 1.5 AU. Det tar ett år för jorden att kretsa runt solen, medan en omloppsbana från Mars är cirka 687 jorddagar eller 1.88 gånger så lång som ett jordår. En Mars-dag är något längre än en jorddag, i genomsnitt cirka 24 timmar, 39 minuter och 35 sekunder.
Excentricitet används för att definiera formen på vilken planetbana som helst. En perfekt cirkel har en excentricitet på noll. Ellipser har en excentricitet mellan 0 och 1, medan paraboler har ett exakt mått på 1. Mars bana har en excentricitet på 0.09, vilket gör den till den näst mest excentriska omloppsbanan av alla planeter. Bara Merkurius har en större.
Denna excentricitet gör att det är stor skillnad i avstånd från när den är närmast solen, eller dess perihelion, och när den är längst bort, aphelion. Perihelionen på Mars omloppsbana är cirka 1.38 AU eller 129 miljoner miles (207 miljoner km.) Aphelionen är cirka 1.66 AU eller 155 miljoner miles (249 miljoner km.)
Mars axiella lutning är 25.19 grader. Eftersom detta är väldigt likt jordens lutning på 23.45 grader, är Mars årstider väldigt lika dem på jorden genom att det finns fyra. Varje säsong varar nästan dubbelt så länge som en jordsäsong eftersom Marsåret är längre. De tenderar också att vara mycket mer extrema eftersom aphelion och perihelion är så drastiskt olika. Somrarna är varmare eftersom Mars omloppsbana kommer närmare solen, medan vintrarna är hårdare längst ut.
Det antas att för många år sedan var Mars bana mycket mindre excentrisk. Det beräknas ha varit närmare 0.002 för cirka 1.35 miljoner jordår sedan. Gravitationskrafterna som skapats av de andra planeterna har långsamt dragit Mars in i ett större elliptiskt mönster.