美国主要有两种探测器纳入火星探测计划，即“水手”号和“海盗”号。 “水手”4号于1964年11月28日发射升空，重260千克。它于1965年7月15日在距火星9280千米处掠过，拍摄了22张火星照片。1969年2月24日发射的“水手”6号，于当年7月31日在距火星3400千米处飞越，拍摄了175张火星照片。3月27日升空的“水手”7号，8月5日在距火星3200千米处掠过，拍回126张火星照片。1971年5月30日“水手”9号发射成功，它于同年11月14日进入火星轨道，距火星1280千米，运行将近一年时间，拍摄了7329幅火星照片。 美国还依据这些资料首次为火星上的火山、峡谷、高地和洼地命名。