美国国家航空航天局（NASA）根据洞察号火星探测器所收集的火星震动数据，发布了第一张详细的火星内部结构图，显示出火星内部结构与地球有很大差异。火星南部高地的外壳较厚，而北部低地的外壳较薄，科学家推测可能很久以前这里有过海洋。火星外壳的平均厚度在24～72千米。火星外壳可能有上、中、下三层，其中上层主要是被陨石击碎的火山岩，中间层是更连贯的火山岩，下层的结构特性暂未可知。
和地球一样，火星幔比外壳要厚得多。上层地幔是坚硬致密的岩石，也是地球上不断变化的构造板块基础。相比之下，上层火星幔厚度可能是上层地幔的两倍，甚至要更厚，导致火星没有像地球那样拥有多个构造板块，也不像地球形成山脉、峡谷、盆地、平原、海洋等多种地貌特征。同时，火星幔整体厚度约为地幔的一半，导致火星热量散失，快速冷却，磁场也随之消失。