著陸器停留在原地，探測器則四處移動。這些輪式機器人行駛在另一個星球的表面，攜帶儀器、相機，有時還攜帶鑽頭。它們使科學家能夠考察多個地點，而不是僅僅一個。

在火星上行駛速度很慢。訊號需要三到二十二分鐘才能傳到地球，因此操作員無法即時操控。偵測車接收指令後，會利用車載軟體自主執行，並避開危險區域。

著名探測車

• 「旅居者號」，第一輛火星探測車，1997年
• 「精神與機會」計畫於2003年啟動。
• 好奇號火星車仍在蓋爾隕石坑運行
• 堅持不懈，收集樣本以備將來之需

動力來源包括太陽能板或放射性同位素熱電發電機。火星上的沙塵暴會覆蓋太陽能板並導致電力中斷，因此對於長期任務而言，核能是更優的選擇。每輛火星車的設計壽命都遠遠超過其預期壽命。