着陆器停留在原地，探测车则四处移动。这些轮式机器人行驶在另一个星球的表面，携带仪器、相机，有时还携带钻头。它们使科学家能够考察多个地点，而不是仅仅一个。

在火星上行驶速度很慢。信号需要三到二十二分钟才能传到地球，因此操作员无法实时操控。探测车接收指令后，会利用车载软件自主执行，并避开危险区域。

著名探测车

• “旅居者”号，第一辆火星探测车，1997年
• “精神与机遇”项目于2003年启动。
• 好奇号火星车仍在盖尔陨石坑运行
• 坚持不懈，收集样本以备将来之需

动力来源包括太阳能电池板或放射性同位素热电发电机。火星上的沙尘暴会覆盖太阳能电池板并导致电力中断，因此对于长期任务而言，核能是更优的选择。每辆火星车的设计寿命都远超其预期寿命。