Prvo plovilo, ki se je uspešno utirilo v Marsovo orbito, je bil Mariner 9, ki je za las premagal sovjetski Mars 2 in tako postal prvi umetni satelit rdečega planeta. Sondo, ki je bila del zelo uspešnega Nasinega programa za raziskovanje Merkurja, Venere in Marsa, so izstrelili 30. maja 1971, sovjetski Mars 2 pa je z Zemlje odpotoval dober teden prej – 19. maja, 28. maja mu je sledil še Mars 3.
Tudi Mariner 9 je imel v programu Mars 71 sestrsko sondo, a osmica se je razletela ob uničenju rakete nekaj minut po izstrelitvi 9. maja. Devetica, z iztegnjenimi solarnimi paneli široka 6,9 metra, je v Marsovo orbito vstopila 14. novembra 1971, s čimer je postala prvi človeški objekt, ki je zakrožil okoli drugega planeta. Mars 2 je prispel 27. novembra, Mars 3 pa 2. decembra.
Mariner 10: Prvi obiskovalec prvega kamna od Sonca
Mariner 2: Sonda, ki je prva od blizu videla pekel Venere
Mariner 2: Sonda, ki je prva od blizu videla pekel Venere
Marinerjeva naloga je bila, da z elipsaste krožnice (apsidi: 1394 krat 17144 kilometrov) v predvideni trimesečni življenjski dobi mapira okoli 70 odstotkov površja. Toda ob njegovem prihodu se je razdivjala peščena nevihta, zato so snemanje površja začasno prekinili. Neurje se je 2. januarja umirilo in Mariner je na Zemljo kmalu začel pošiljati posnetke, ki so razkrili osupljivo površje. Že takrat so domnevali, da je bila na Marsu nekoč tekoča voda, vendar tega plovilo z zbranimi podatki še ni potrdilo.
Izstrelitev: 30. maja 1971
Utirjenje: 14. novembra 1971
Masa: 559 kg
Posnete fotografije: 7329
Zadnji stik: 27. oktobra 1972
Vir energije: 6,9 m široki solarni paneli
Stroški odprave: 137 milijonov dolarjev
Do februarja 1972 je Mariner posnel več kot dvajset vulkanov, med njimi znameniti Olympus Mons. Takrat so dognali, da je ugasli vulkan, ki je del verige Nix Olympica, visok od 15 do 30 kilometrov (danes vemo, da v višino, merjeno po lokalnem reliefu, meri nekaj manj kot 27 kilometrov), dno stožca pa ima premer kar 600 kilometrov. Zemeljski vulkani so tako postali palčki.
Mariner je odkril še drugo največjo zanimivost planeta, ki je po njem tudi dobila ime: Marinerjeve doline ali Valles Marineris. Kanjon je dolg več kot 4000 kilometrov (Veliki kanjon v Koloradu je dolg okoli 450 kilometrov), širok okoli 200, globok pa ponekod tudi več kot sedem kilometrov.
Mariner 9 se je zadnjič oglasil 27. oktobra 1972, ko mu je zmanjkalo plina, s katerim je uravnaval višino. Mapiral je okoli 85 odstotkov površja, posnel je 7329 fotografij, med temi je bilo tudi 80 posnetkov dveh Marsovih lun.
Plovilo še vedno kroži okoli Marsa, po letu 2022 naj bi padlo v tanko atmosfero, kjer bo ali zgorelo ali pa strmoglavilo na površje.
S sovjetskim orbiterjem Mars 2 je proti planetu odpotoval tudi lander. 27. novembra 1971 se je spustil proti površju, a je sistem odpovedal, domnevno zaradi preostrega vpadnega kota. Padala se niso odprla in lander je strmoglavil (natančna lokacija ni znana). Kljub temu pa je postal prvo delo človeških rok na Marsu. Uspešnejši je bil lander odprave Mars 3, saj je kot prvo plovilo 2. decembra 1971 opravil mehki pristanek na sosednjem planetu. No, na površju je deloval 20 sekund, na Zemljo je poslal sivo sliko brez podrobnosti.