Cho đến thế kỷ 19, độ phóng đại của các kính thiên văn đã đạt đến mức cần thiết cho việc phân giải các đặc điểm trên bề mặt hành tinh đỏ. Trong tháng 9 năm 1877, sự kiện Sao Hỏa tiến đến vị trí xung đối đã được dự đoán xảy ra vào ngày 5 tháng 9. Nhờ vào sự kiện này, nhà thiên văn người Italia Giovanni Schiaparelli sử dụng kính thiên văn 22 cm ở Milano nhằm quan sát hành tinh này để vẽ ra tấm bản đồ chi tiết đầu tiên về Sao Hỏa mà ông thấy qua ống kính. Trên bản đồ này có đánh dấu những đặc điểm mà ông gọi là canali, mặc dù sau đó được chỉ ra là những ảo ảnh quang học. Những canali được vẽ là những đường thẳng trên bề mặt Sao Hỏa và ông đặt tên của chúng theo tên của những con sông nổi tiếng trên Trái Đất. Trong ngôn ngữ của ông, canali có nghĩa là "kênh đào" hoặc "rãnh", và được dịch một cách hiểu nhầm sang tiếng Anh là "canals" (kênh đào).Ảnh hưởng bởi những quan sát này, nhà Đông phương học Percival Lowell đã xây dựng một đài quan sát mà sau này mang tên đài quan sát Lowell với hai kính thiên văn đường kính 300 và 450 mm. Đài quan sát này được sử dụng để quan sát Sao Hỏa trong lần xung đối hiếm có vào năm 1894 và những lần xung đối thông thường về sau. Lowell đã xuất bản một vài cuốn sách về Sao Hỏa và đề cập đến sự sống trên hành tinh này, chúng đã có những ảnh hưởng nhất định đối với công chúng về hành tinh này. Đặc điểm canali cũng đã được một số nhà thiên văn học tìm thấy, như Henri Joseph Perrotin và Louis Thollon ở Nice, nhờ sử dụng một trong những kính thiên văn lớn nhất thời bấy giờ.Sự thay đổi theo mùa (bao gồm sự thu hẹp diện tích của các chỏm băng vùng cực và những miền tối hình thành trong mùa hè trên Sao Hỏa) kết hợp với ý niệm về kênh đào đã dẫn đến những phỏng đoán về sự sống trên Sao Hỏa, và nhiều người có niềm tin lâu dài rằng Sao Hỏa có những vùng biển rộng lớn và những cánh đồng bạt ngàn. Tuy nhiên những kính thiên văn thời này không đủ độ phân giải đủ lớn để chứng minh hay bác bỏ những phỏng đoán này. Khi những kính thiên văn lớn hơn ra đời, những canali thẳng, ngắn hơn được quan sát rõ hơn. Khi Camille Flammarion thực hiện quan sát năm 1909 với kính đường kính 840 mm, những địa hình không đồng đều được nhận ra nhưng không một đặc điểm canali được trông thấy.Thậm chí những bài báo trong thập niên 1960 về sinh học vũ trụ trên Sao Hỏa, nhiều tác giả đã giải thích theo khía cạnh sự sống cho những đặc điểm thay đổi theo mùa trên hành tinh này. Những kịch bản cụ thể về quá trình trao đổi chất và chu trình hóa học cho những hệ sinh thái cũng đã được xuất bản.Cho đến khi những tàu vũ trụ viếng thăm hành tinh này trong chương trình Mariner của NASA trong thập niên 1960 thì những bí ẩn này mới được sáng tỏ. Những chấp nhận chung về một hành tinh đã chết được khẳng định trong thí nghiệm nhằm xác định sự sống của tàu Viking và những ảnh chụp tại nơi nó đổ bộ.Một vài bản đồ về Sao Hỏa đã được lập ra nhờ sử dụng các dữ liệu thu được từ các phi vụ này, nhưng cho đến tận phi vụ của tàu Mars Global Surveyor, phóng lên vào năm 1996 và ngừng hoạt động năm 2006, đã mang lại những chi tiết đầy đủ nhất về bản đồ địa hình, từ trường và sự phân bố khoáng chất trên bề mặt. Những bản đồ về Sao Hỏa hiện nay đã được cung cấp trên một số dịch vụ trực tuyến, như Google Mars.
Cho đến thế kỷ 19, độ phóng đại của các kính thiên văn đã đạt đến mức cần thiết cho việc phân giải các đặc điểm trên bề mặt hành tinh đỏ. Khi Camille Flammarion thực hiện quan sát năm 1909 với kính đường kính 840 mm, những địa hình không đồng đều được nhận ra nhưng không một đặc điểm canali được trông thấy.Thậm chí những bài báo trong thập niên 1960 về sinh học vũ trụ trên Sao Hỏa, nhiều tác giả đã giải thích theo khía cạnh sự sống cho những đặc điểm thay đổi theo mùa trên hành tinh này.