Sao Hỏa hoàn thành một vòng quay trên trục của nó trong 24,6 giờ. Phải mất 1,88 năm Trái đất để sao Hỏa thực hiện một vòng quay quanh mặt trời. Sao Hỏa cách mặt trời hơn 140 triệu dặm.
Độ nghiêng của trục sao Hỏa là 25 độ, gần với độ nghiêng và thời gian quay của Trái đất. Quỹ đạo hình elip của nó tạo ra một vòng quay quanh mặt trời lâu hơn quỹ đạo tròn của Trái đất và nó làm cho các mùa trở nên cực đoan. Deimos, mặt trăng xa nhất của sao Hỏa, thực hiện một vòng quay quanh hành tinh chỉ trong vòng chưa đầy 30 giờ. Mặt trăng gần nhất, Phobos, thực hiện ba vòng quay trong một ngày, tức là cứ sau tám giờ thì có một vòng quay.
Tổng chu vi quỹ đạo của sao Hỏa là khoảng 888 triệu dặm, so với khoảng 584 triệu dặm đối với chu vi quỹ đạo của Trái đất. Quỹ đạo mang tính cách mạng của sao Hỏa cũng có hình elip gấp khoảng 5,6 lần so với Trái đất, tạo nên sự khác biệt lớn về chu vi quỹ đạo. Sao Hỏa đi theo con đường mang tính cách mạng của nó với tốc độ trung bình là 53.858 dặm một giờ và cách Mặt trời 128.409.598 dặm ở cách tiếp cận gần nhất của nó.
