Fou descobert per Asaph Hall el 17 d’agost de 1877. La seva òrbita té una excentricitat de 0,021 (gairebé circular), i és situada al pla de l’equador del planeta. La forma del satèl·lit és aproximadament la d’un el·lipsoide de tres eixos, essent les dimensions dels diàmetres principals de 27, 21 i 19 km. El període orbital de Fobos és de 7,7 hores, molt més petit que el de Mart. Donades les seves dimensions i el valor de la seva albedo, hom ha calculat que la seva lluminositat aparent, mesurada des de la superfície de Mart, equival solament al creixent més petit de la Lluna. Les fotografies preses pels vehicles Mariner i Viking el mostren com una gran roca irregular amb la superfície tota brufada de cràters, els dos més grans dels quals tenen uns diàmetres aparents de 6 i 10 km respectivament. Hom hi observa també l’existència d’una sèrie de solcs paral·lels, d’origen controvertit.