Een van de kernactiviteiten van de Mars Society is het opzetten van eigen onderzoeksprojecten. Het meest succesvolle van die projecten betreft de serie Mars Analog Research Stations. In deze habitats, stuk voor stuk gesitueerd in gebieden op Aarde die een gelijkenis met Mars vertonen, wordt geleerd te leven en te werken op de Rode Planeet.

Het Flashline Mars Arctic Research Station werd in 2000 in gebruik genomen op Devon Island in Noord Canada. De habitat staat in een oude inslagkrater gelegen in een poolwoestijn, een Mars-analog waar ook de NASA onderzoek doet. Sinds 2000 vinden er iedere zomer Mars-simulaties plaats, waaraan onder andere uitgebreid aandacht werd besteed door Discovery Channel.

In 2002 volgde het Mars Desert Research Station in het Amerikaanse Utah. Wie in dit droge, ruige landschap rondloopt in ruimtepak heeft moeite te geloven dat hij/zij niet op Mars is. In het MDRS worden ieder jaar van oktober tot april onderzoek verricht. Naast een habitat omvat het station inmiddels ook een plantenkas en een sterrenwacht.

Voor 2004 staat het European Mars Analogue Research Station op het programma. Dit is een samenwerkingsproject van een aantal Europese Mars Society-afdelingen, waaronder de Nederlandse. Ruimtevaart is tenslotte iets wat we niet alleen aan de Amerikanen hoeven over te laten. En IJsland, nog net in Europa, is misschien wel de beste Mars-analog die er op Aarde te vinden is.

Op de wat langere termijn willen de Mars Society ook eigen ruimtemissies gaan uitvoeren. De Translife Biosatellite is zo'n project, waarbij een groep muizen enkele maanden in de ruimte zal verblijven onder Mars-zwaartekracht om de invloed daarvan op zoogdieren te onderzoeken.

Ook veelbelovend is het plan van de Duitse Mars Society-afdeling om een ballon naar Mars te sturen. De atmosfeer van Mars is weliswaar dun, maar toch dik genoeg om er met ballonnen en vliegtuigen in rond te vliegen. Een ballon met een kleine gondel met instrumenten kan grote afstanden afleggen en daarmee een schat aan foto's en andere informatie opleveren..