Фобос - наряду с Деймосом, один из двух спутников Марса. Был открыт американским астрономом Асафом Холлом 18 августа 1877 года и назван в честь древнегреческого бога Фобоса - переводится как «Страх», спутника бога войны Ареса.

Гипотезы происхождения марсианских спутников по-прежнему противоречивы. Так, по старой гипотезе Фобос, как и Деймос - это астероиды, образовавшиеся около 4,5 миллиардов лет назад в главном поясе астероидов, которые постепенно перемещаясь из внешней его части в сторону Солнца, впоследствии стали спутниками Марса. Захват Марсом сразу двух астероидов представляется маловероятным, поэтому возникла гипотеза, что Фобос и Деймос - это остатки расколовшегося надвое более крупного, единственного астероида, захваченного планетой.

Однако, Фобос и Деймос обращаются вокруг Марса по круговым орбитам почти точно в плоскости экватора планеты, а их плотности нехарактерны для астероидов и настолько малы, что захват Марсом привел бы к разрушению таких астероидов.

По новой гипотезе, Фобос - объект второго поколения Солнечной системы, то есть объект, не образовавшийся одновременно с Марсом, а вновь собравшийся на околомарсианской орбите. Возможно, в прошлом Марс пережил столкновение с крупной планетезималью, которые во времена молодости Солнечной системы встречались часто, выбросив на орбиту огромную массу пород Марса. Часть этого вещества впоследствии собралась на орбите в виде спутников.

Фобос был сфотографирован крупным планом несколькими космическими аппаратами, основной целью которых являлось фотографирование Марса. Первым был Маринер-9 в 1971 году, за ним Викинг-1 и Викинг-2 в 1977 году, Mars Global Surveyor в 1998 и 2003 годах, Марс-экспресс в 2004 году и Mars Reconnaissance Orbiterв 2007 и 2008 годах.

В 1988 году были запущены две автоматические межпланетные станции «Фобос» для исследования Марса и его спутников. Один из аппаратов был потерян через 2 месяца после запуска, второй успешно достиг Марса и успел выполнить часть исследовательской программы до того, как контакт с ним прекратился. Станция «Фобос-2» 21, 27 и 28 февраля 1989 года провела съемку Фобоса - получено 38 изображений Фобоса высокого качества с удаления от 300 км до 1100 км, максимальное разрешение составило примерно 40 метров.

Марс-экспресс 9 января 2011 года приблизился к Фобосу на 100 км и сделал снимки с разрешением 16 м. Впервые были получены стереоизображения спутника.

В рамках программы «Фобос-грунт» Российского космического агентства, 9 ноября 2011 года состоялся запуск очередной экспедиции к Фобосу автоматической межпланетной станции, которая должна была в 2014 году доставить образцы грунта со спутника Марса на Землю, но в результате нештатной ситуации, станция не была выведена на расчетную траекторию, и 15 января 2012 года упала в Тихий океан.