Температура Марса впервые была измерена термометром, помещенным в фокус телескопа-рефлектора, в начале 1920-х годов: в 1922 году было получено 245°К (-28°С), а в 1924 - 260°К (-26°С). В 1960 г. получилось более низкое значение - 230°К (-43°С).

В 60-х годах были обобщены все многочисленные измерения температур, которые проводились в самых разных точках Марса, в разное время суток и в разные сезоны. Полученные результаты свидетельствовали, что в дневное время температура на экваторе достигает 300°К (+27°С), вечером опускается до нуля, а к концу ночи до 223°К (-50°С). Температура на полюсах варьируется от 10°С тепла полярным днем до очень большого мороза полярной ночью.

В 1956 г. был использован новый метод измерения температуры - радиоастрономический. Марс в данном случае рассматривался как нагретое тело, от которого, как известно, исходит не только инфракрасное, но и куда более длинноволновое излучение, лежащее в радиодиапазоне. Оно называется тепловым радиоизлучением. Оно отличается от нетеплового излучения, связанного со всевозможными электромагнитными или плазменными процессами. Если измерить поток теплового радиоизлучения, то можно установить температуру планеты.