火星有两颗卫星。
一颗叫福波斯（Phobos，火卫一），另一颗叫德莫斯（Deimos，火卫二）。火卫一和火卫二差不多就在火星的赤道平面上运行。火卫一离火星中心9450千米，直径为20多千米，公转周期7.7小时，从火星上看，它每天西升东落两次。
火卫二离火星中心大约23500千米，直径只有15千米，公转周期是30.3小时。火卫一和火卫二的样子活像两个“病土豆”，表面布满了陨星坑，反照率很低。
这两个卫星被认为是太阳系中的不规则卫星，表面坑坑洼洼。它们可能曾是在火星近旁运行的小行星，后来为火星引力束缚。这可以用来解释它们的密度和成分不同于火星。
火卫一是火星两颗卫星中较大的一颗，形状类似马铃薯，轮廓尺寸为26.6km*22.2km*18.6km，距火星平均距离约9378km，这个距离比任何其他已知行星的卫星都要近，轨道周期7小时39分，环绕火星运动的速度大于火星自转速率。
所以火卫一每天可围绕火星运动3圈。火卫二是火星两颗卫星中离火星较远也是较小的一颗，轮廓尺寸为15km*12.2km*11km，距火星23459km，轨道周期30小时18分。
火卫一和火卫二的轨道并不“稳定”，同地月关系一样，火星和它的卫星之间同样存在潮汐力的影响。当引力源对物体产生力的作用时，由于物体上各点到引力源距离不等，受到的引力大小不同，从而对物体产生撕裂效果，这种引力差就是潮汐力。
目前，火卫一的轨道正在慢慢变小，2015年发表在英国《自然-地球科学》上的一篇论文显示，火卫一正在以每年1-2m的速度接近火星。
可能在2000万年到4000万年以后因潮汐力分崩离析，而产生的碎掉的颗粒可能在火星周围分散开来，形成围绕火星的行星环。而火卫二却正在慢慢远离火星。
与其他天然卫星相比，火星卫星的体积太小，当火卫一和火卫二在太阳前越过时甚至不能完全覆盖太阳，仅仅会出现一颗穿越太阳表面的小黑点，形成环形日食。下图就是美国好奇号探测器拍摄的日食过程。
为什么要研究火星的卫星
地球与火星的最远距离可达约4亿公里，将信号从火星发回地球将产生10~20分钟的延迟。倘若将火星的卫星作为探测火星的“前哨站”，宇航员则可以在“前哨站”上直接遥控火星表面的探测器进行工作，避免信号延迟等问题。
若人类想要将火星的卫星建设成为探测火星的“中转站”，就必须对火星的卫星进行比较细致的探索。日本航空航天勘探局（JAXA）公布了火星卫星探测MMX任务（The Mars Moons Exploration），MMX任务将聚焦于火星的卫星探测。
探测器本身将对两颗卫星进行近距离遥感探测和原位探测，拟解决包括探究火星卫星的起源，是否含有水冰等科学问题 。
作为距地球最近的类地行星之一，对火星及其卫星探测及研究是近年来深空探测的最大热点，是未来深空探测领域的重要目标，也是我国从航天大国迈向航天强国的必由之路。
火卫1，直径27×22×18千米，质量1.0659×1016千克，同步自转。轨道半径9 376千米，公转周期7时39分1秒，公转速度2.138×103米/秒。
火卫1被火星捕获后，在坠落过程中产生加速度，当离心力与凝聚力均衡时则围绕火星公转。因此，火卫1的公转速度大于火星的漩涡速度。现在火卫1的公转速度每百年减小2米，估计4000万年后会撞向火星。
火卫1质量1.0659×1016千克，火星质量6.42×1023千克，轨道半径 9.376×106米，公转速度2.138×103米/秒，G＝6.67×10－11牛·米2/千克2。
凝聚力F＝GmM/r2＝6.67×10－11×1.0659×1016×6.42×1023/( 9.376×106)2＝5.19×1017牛
离心力F＝mv2/r＝1.0659×1016×（2.138×103）2/9.376×106＝5.19×1017牛
火卫2，直径13.5×10.8×9.4千米，1.38×1014千克，同步自转。轨道半径23 460千米，公转周期30时18分，公转速度1.35千米/秒。逃逸速度为5.6 米/秒。温度≈233 K