Sus características y capas son diferentes a los de la ionosfera terrestre, mucho más estudiada.
Hay varias capas en la ionosfera marciana que, al igual que en el caso terrestre, varían con los ciclos día-noche, las estaciones del año y las interacciones con el débil campo magnético marciano.
Las dos principales se encuentran situadas a unos 110 y 135 km de altura.
Existe además una tercera capa volátil aún más cercana a la superficie (entre 65 y 110 km de altitud).
Su existencia se ha explicado extrapolando lo ocurrido en el caso terrestre, donde esta capa (permanente en la Tierra), denominada meteórica es debida al intercambio de cargas entre la atmósfera y los meteoros entrantes.