Chương trình Mars Science Laboratory, với robot tự hành mang tên Curiosity, được phóng lên ngày 26 tháng 12 năm 2011. Robot tự hành này là một phiên bản lớn hơn và hiện đại hơn so với hai robot tự hành trong chương trình Mars Exploration Rovers, với khả năng di chuyển tới 90 m/h. Nó cũng được thiết kế với khả năng thực hiện thí nghiệm với các mẫu đất đá lấy từ mũi khoan ở cánh tay robot hoặc thu được thành phần đất đá từ việc chiếu tia laser có tầm xa tới. Robot này cũng sẽ thực hiện khả năng đổ bộ chính xác trong vùng bán kính khoảng 20 km nằm trong hố Gale nhờ lần đầu tiên sử dụng thiết bị phản lực có tên "Sky crane".Năm 2008, NASA tài trợ cho chương trình MAVEN, một phi vụ gửi tàu quỹ đạo được phóng lên năm 2013 nhằm nghiên cứu bầu khí quyển của Sao Hỏa. Con tàu sẽ đi vào quỹ đạo hành tinh đỏ vào năm 2014.Năm 2018 cơ quan ESA có kế hoạch phóng robot tự hành đầu tiên của họ lên hành tinh này; robot ExoMars có khả năng khoan sâu 2 m vào đất nhằm tìm kiếm các phân tử hữu cơ.NASA sẽ gửi robot đổ bộ InSight dựa trên thiết kế tàu đổ bộ Phoenix nhằm nghiên cứu cấu trúc sâu bên trong Sao Hỏa vào năm 2016.Năm 2020, một robot tự hành có thiết kế tương tự như Curiosity sẽ được phóng lên nhằm mục đích tiếp tục nghiên cứu hành tinh này của cơ quan NASA.Chương trình MetNet hợp tác giữa Phần Lan-Nga sẽ gửi một tàu quỹ đạo nhằm nghiên cứu cấu trúc khí quyển, khí tượng hành tinh đồng thời nó sẽ gửi một thiết bị nhỏ xuống bề mặt hành tinh.
Chương trình Mars Science Laboratory, với robot tự hành mang tên Curiosity, được phóng lên ngày 26 tháng 12 năm 2011. Robot này cũng sẽ thực hiện khả năng đổ bộ chính xác trong vùng bán kính khoảng 20 km nằm trong hố Gale nhờ lần đầu tiên sử dụng thiết bị phản lực có tên "Sky crane".Năm 2008, NASA tài trợ cho chương trình MAVEN, một phi vụ gửi tàu quỹ đạo được phóng lên năm 2013 nhằm nghiên cứu bầu khí quyển của Sao Hỏa.