Fobos krąży bliżej Marsa, jego średnica osiąga wartość 23 kilometrów, podczas gdy średnica księżyca Deimos wynosi około 13 kilometrów. Ich wielkość (powierzchnia) jest zbliżona do niektórych najmniejszych państw na Ziemi, takich jak Luksemburg czy Malta. Oba obiekty to najprawdopodobniej przechwycone planetoidy. Poniższy obrazek przedstawia dwa księżyce analogicznie od lewej; Fobos i Deimos.
Fobos i Deimos nie wydają się "lekkie", całkowita masa Deimosa wynosi 2244×10^(15)kg, natomiast masa Fobosa wynosi 1,08×10^(16)kg. W rzeczywistości ich przyciąganie grawitacyjne nie jest wystarczająco silne, aby nadać im kulistą formę, więc wyglądają bardziej jak ogromne ziemniaki niż księżyce. Oba zostały odkryte w 1877 roku przez Asapha Halla, amerykańskiego astronoma. Ich nazwy pochodzą od Greckich mitologicznych postaci - Dejmos (lęk), Fobos (strach) - synowie Boga wojny Aresa.
Najpopularniejsza teoria ich pochodzenia głosi, że kiedyś były one częścią pasa asteroid, dopóki masywna grawitacja Jowisza ich z niego nie wyrzuciła, żeby Mars mógł je przejąć.
Fobos okrąża Marsa w średniej odległości 9400 kilometrów, raz na siedem i pół godziny. Jest na kursie kolizyjnym i co roku zbliża się 2 metry do Marsa. Za 50-100 milionów lat prawdopodobnie zostanie rozerwany na kawałki przez grawitację Marsa, lub uderzy w jego powierzchnię. Promień orbity Fobosa jest mniejszy niż promień rotacji synchronicznej Marsa, co oznacza, że krąży ona szybciej niż Mars obraca się wokół własnej osi. Bardzo częstym zjawiskiem na marsjańskim niebie jest zaćmienie Fobosa w cieniu Marsa.
Z kolei Deimos powoli "ucieka" od Marsa. Prawdopodobnie opuści jego orbitę i pozostawi czerwoną planetę. Tak więc za kilkaset milionów lat Mars będzie bezksiężycowy. Chyba że z upływem lat przejmie inną asteroidę. Okrążenie Marsa zajmuje mu nieco ponad 30 godzin. Dwa największe kratery na Deimosie mają średnicę około 3 kilometrów i upamiętniają one pisarzy, którzy wspomnieli o dwóch księżycach Marsa przed ich odkryciem w swoich powieściach fantastycznych. Zawarte w nich wzmianki o księżycach Marsa były czystym przypuszczeniem. Są to kratery Swift (nazwane od Jonathana Swifta) i Voltaire (od pseudonimu Voltaire).
