Al contrario di quanto è accaduto per la Luna, i sismografi scesi sulla superficie di Marte con le sonde automatiche non hanno fornito registrazioni di movimenti sismici e quindi non si è potuta effettuare una "tomografia" dell'interno del pianeta. Tuttavia considerazioni di carattere geofisico inducono a pensare che Marte, come la Terra, abbia subito un processo di differenziazione, con gli elementi più densi che si sono raccolti al centro per formare un nucleo, probabilmente ferroso. Attorno ci sarebbe un mantello di composizione silicatica (silicati) simile a quello della Terra e all'esterno una crosta solida di natura basaltica (basalto). Si ritiene che Marte, completata la fase di accrescimento, abbia attraversato un periodo di intensa attività tettonica, come dimostrano i grandi vulcani e strutture tipo Valles Marineris. Ma questa attività non avrebbe avuto sufficiente energia da innescare una tettonica a zolle simile a quella terrestre. Alcuni studiosi, infatti, paragonano lo stato attuale di Marte alla Terra prima della rottura della Pangea. Per quanto riguarda il campo magnetico si sa di un campo di origine incerta e molto debole, appena 3 decimillesimi di quello terrestre.

29 Aprile 1999. La Mars Global Surveyor usando degli appositi strumenti per il calcolo del campo elettrico ha trovato modelli di bande di campo magnetico sulla superficie di Marte. Nell'immagine a destra vi è un confronto tra il campo magnetico odierno di Marte (A) quello della terra (B). Il campo magnetico terrestre è generato da una dinamo ad autoeccitazione, grazie ad un nucleo di metallo fuso. Il campo magnetico che circonda la Terra è considerato globale. Il diverso campo magnetico di Marte non comprende l'intero pianeta ma è locale. La dinamo marziana si è estinta, e questi campi magnetici sono resti "fossili" di quell'antico campo, il campo magnetico globale. L'immagine sottostante è una mappa del campo magnetico di Marte nel sud del pianteta, vicino la regione di " Terra Cimmeria" e "Terra Sirenum". Le bande del campo magnetico sono orientate approssimatamente verso est. I falsi colori blu e rosso, rappresentano l'invisibile campo magnetico nella crosta marziana che puntano in opposte direzioni. Il campo magnetico sembra infatti essere organizzato in bande. Le bande che hanno magnetizzato la crosta appaiono formate in passato quando Marte aveva unadinamo attiva o un nucleo di metallo fuso, con il quale generava un  campo magnetico globale. Quando il nucleo caldo del pianeta si raffreddò, la dinamo cessò e il campo magnetico globale svanì. Comunque a documentazione del campo magnetico originario questo fu conservato nella crosta e scoperto dagli strumenti del Global Surveyor. La dimamo sembra che morì pochi milioni di anni dopo la formazione di Marte. Una possibile causa della sua estinzione e che successivamente ad un impatto di un asteroide seguì un' animata attività vulcanica che colpì una grande area a Nord della crosta cancellando il campo magnetico.