หลังจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ ทั้งหมดอยู่ภายใต้สิ่งที่เรียกว่า " การทิ้งระเบิดอย่างหนักช่วงปลาย " ประมาณ 60% ของพื้นผิวดาวอังคารแสดงบันทึกผลกระทบจากยุคนั้น ในขณะที่พื้นผิวที่เหลือส่วนใหญ่อาจถูกทับถมด้วยแอ่งผลกระทบขนาดมหึมาที่เกิดจากเหตุการณ์เหล่านั้น มีหลักฐานของแอ่งผลกระทบขนาดมหึมาในซีกโลกเหนือของดาวอังคาร ซึ่งทอดยาว 10,600 คูณ 8,500 กิโลเมตร (6,600 คูณ 5,300 ไมล์) หรือประมาณสี่เท่าของขนาดขั้วโลกใต้ของดวงจันทร์ – แอ่ง Aitken ซึ่งเป็นแอ่งผลกระทบที่ใหญ่ที่สุดที่ยังค้นพบ ทฤษฎีนี้เสนอว่าดาวอังคารถูกชนโดย วัตถุขนาดเท่า ดาวพลูโตเมื่อประมาณสี่พันล้านปีก่อน เหตุการณ์ที่คิดว่าเป็นสาเหตุของการแบ่งแยกซีกของ ดาวอังคาร สร้างแอ่ง Borealis ที่เรียบ ซึ่งครอบคลุม 40% ของดาวเคราะห์ ประวัติศาสตร์ทางธรณีวิทยาของดาวอังคารสามารถแบ่งออกเป็นหลายช่วงเวลา แต่ต่อไปนี้เป็นช่วงเวลาหลักสามช่วง กิจกรรมทางธรณีวิทยายังคงเกิดขึ้นบนดาวอังคาร Athabasca Valles เป็นที่อยู่ของลาวาที่มีลักษณะ เป็นแผ่นซึ่งไหลออกมาประมาณ 200 ล้าน  ปี กระแสน้ำในแกรเบนส์ที่เรียกว่าCerberus Fossaeเกิดขึ้นน้อยกว่า 20 Mya ซึ่งบ่งชี้ถึงการปะทุของภูเขาไฟเมื่อไม่นานมานี้ Mars Reconnaissance Orbiterได้จับภาพของหิมะถล่ม