火衛一是火星兩顆衛星中較大的一顆，是一顆深色、表面凹凸不平的天體，沿最長軸測量長度約27公里。它每天繞火星三圈，距離火星非常近，近到在火星上的某些地方永遠看不到它。

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火衛一並不是圓球形：NASA把它描述為約27×22×18公里，這三個數字分別是它的長、寬、厚，沿三條互相垂直的軸線測量。NASA的火星資料表給出的數字略有不同，因為該資料表把火衛一當作橢球體，也就是一顆表面平滑、被拉長的球體，數值為26.0×22.8×18.2公里。

根據NASA噴射推進實驗室的數據，一顆體積和火衛一相同的球體，直徑約為22.2公里。就像地球的月球一樣，火衛一永遠以同一面朝向所繞行的行星，它的最長軸則指向火星。

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火衛一在距離火星表面約6000公里處繞行，每7小時39分鐘繞行一圈，相當於一個地球日繞行約三圈。

它的軌道正在慢慢縮小。NASA報告指出，火衛一每一百年就會向火星靠近約1.8公尺。NASA預期，大約5000萬年後，火衛一將會撞上火星，或是碎裂成一圈環。

一次巨大的撞擊差點把火衛一撞碎，此外還有數千次較小的撞擊在它的表面留下坑洞。最顯著的地貌是史蒂克尼撞擊坑，直徑約9公里，是這顆衛星長度的三分之一。這個坑是以數學家克蘿伊·安潔琳·史蒂克尼·霍爾（Chloe Angeline Stickney Hall）的名字命名。

無數次小型撞擊把表面撞擊成細緻的塵土，這些塵土可能就是火衛一散熱如此迅速的原因。向陽面的溫度約為攝氏零下4度，背陽面則會降到攝氏零下112度。

克蘿伊·史蒂克尼·霍爾的丈夫，天文學家阿薩夫·霍爾（Asaph Hall），於1877年8月17日發現了火衛一。他以希臘戰神阿瑞斯之子的名字為它命名，阿瑞斯是羅馬戰神瑪爾斯在希臘神話中的對應神祇。「Phobos」意為恐懼。

和火衛二一樣，火衛一似乎是由類似富含碳的小行星的深色岩石構成。火衛一可能是被火星捕獲的小行星，但也有科學家找到了反對這個說法的證據。