Американская миссия «Викинг Орбитер» дала самую полную информацию о Марсе на раннем (до 1997 года) этапе исследований. Она стартовала в 1975 году в составе двух летательных аппаратов с межпланетными станциями «Викинг-1» и «Викинг-2».

Викинг-1 вышел на орбиту Красной планеты в июне 1976 года, производя фотосъемку поверхности. Его посадочный блок (ПБ-1) успешно высадился через месяц и сразу начал близкую съемку поверхности Марса и метеоизмерения. С 28 июля начались исследования почвы. Посадочный блок Викинга-2 высадился на планету в сентябре и провел аналогичную программу работ, с добавлением дополнительных экспериментов – проб грунта из-под камней и т.п.
В результате работы ПБ было выявлено, что марсианский грунт на 80 % состоит из глин, богатых железом, что объясняет красноватый цвет поверхности планеты. Много в почве и кремния, магния, алюминия, серы и кальция. Исследования грунта проводились, в числе прочего, для выявления признаков биологической жизни, но таковых на обследованном участке планеты обнаружено не было. Атмосферное давление на поверхности в среднем составило около 6 мм рт. ст. Был вычислен точный химический состав атмосферы: 95 % СО2 и азот, аргон и кислород в небольших количествах.