Sao Hỏa có hai vệ tinh rất nhỏ quay quanh nó, Phobos và Deimos. Các nhà khoa học tin rằng cả hai vệ tinh thực sự là những tiểu hành tinh được chụp qua trường hấp dẫn của sao Hỏa. Được làm bằng đá đen bao gồm rất nhiều carbon, cả hai vệ tinh đều có nhiều miệng núi lửa do va chạm với các mảnh vỡ.
Phobos, với bán kính 13 dặm, là mặt trăng lớn hơn trong số hai mặt trăng và nó cách Sao Hỏa 5.830 dặm. Nó quay quanh sao Hỏa ba lần mỗi ngày. Deimos có bán kính 8 dặm, và nó cách sao Hỏa 14.580 dặm. Nó quay quanh sao Hỏa một lần sau 30 giờ.
Asaph Hall phát hiện ra cả hai mặt trăng vào năm 1877. Ông đặt tên chúng theo tên các con trai của thần Ares của Hy Lạp, người có tên sao La Mã là Mars.