Mars 1 został zbudowany na bazie statku Wenera. Miał kształt cylindra o długości 3,3 m i 1 metra średnicy. Szerokość statku (z panelami słonecznymi i grzejnikami) wynosiła 4 metry. Cylinder dzielił się na dwie części. Górne 2,7 m stanowiło moduł orbitalny zawierający pokładowy system napędowy i kierujący. Moduł eksperymentów, zawierający przyrządy naukowe mieścił się w dolnych 60 cm cylindra. Paraboliczna antena 1,7 m o wysokim zysku była używana do komunikacji wraz z anteną wielokierunkową i semikierunkową. Energię elektryczną dostarczały dwa panele ogniw słonecznych o powierzchni całkowitej 2,6 m² zamontowane po przeciwnych stronach statku. Energię gromadzono w akumulatorze niklowo-kadmowym o pojemności 42 Ah.
Komunikacja odbywała się na falach centymetrowych poprzez antenę o dużym zysku. Jej uzupełnieniem był nadajnik fal metrowych wykorzystujący antenę wielokierunkową. Nadajnik fal 8 cm, zamontowany w module naukowym, miał transmitować obrazy TV. Umieszczony w tym samym miejscu nadajnik impulsowy fal 5 cm służył do wyznaczania odległości sondy od Ziemi.