Il 30 maggio 1971 da Cape Canaveral (Florida, Usa) viene lanciato Mariner 9. Già il  19 e  il 28 maggio sono lanciate le sonde sovietiche gemelle Mars 2 e Mars 3. Sebbene lanciata per ultima, la sonda Usa, indirizzata su un'orbita leggermente più veloce rispetto alle altra due, raggiunge per prima il Pianeta Rosso. E' il 13 novembre 1971 e il Mariner 9 diventa la prima sonda a orbitare stabilmente intorno a Marte. La sonda raccoglie dati sulla composizione atmosferica, la densità, pressione e temperatura e anche la composizione della superficie, la temperatura, e la topografia di Marte. Per la prima volta la sonda fa una mappa dell'intero pianeta, e rivela la presenza di enormi vulcani, il più grande di questi, originariamente battezzato Nix Olimpica poi successivamente Olympus Mons, è il più alto monte di tutto il Sistema Solare con il suoi 27 chilometri di altezza e 600 di estensione alla base. Mariner mette in luce la diversa conformazione dei due emisferi del pianeta: ricco di vulcani e di enormi canyon quello settentrionale, butterato di crateri quello sud. L'ultima trasmissione del Mariner risale al 27 ottobre 1972.