塔尔西斯高原位于火星赤道西侧，毗邻水手峡谷，是一片面积广阔且高度达到9公里的火山高原。该地区的命名源自圣经中描述的一个位于已知世界的最西端的地方。塔尔西斯高原上有五个大型火山，其中包括太阳系中最高的山峰奥林帕斯山。

塔尔西斯高原是一个广阔的高原地区，其形态类似于圆顶，随着距离中心地带越远，高度逐渐递减。高原表面分布着多层不同年代的熔岩流，以及辐射状的槽沟，其中一条槽沟最终形成了著名的水手峡谷。此外，高原上还有多个火山，其中五座尤为庞大。从太空中观察，塔尔西斯地区显得较为明亮，这是因为其表面上覆盖了一层薄薄的沙子，这种现象可能是由于尘暴带来的沙子无法被较低的大气压力吹散所致。

塔尔西斯高原自诺亚纪开始经历持续不断的火山活动，导致其高度不断增加。在诺亚纪晚期至赫斯伯利亚纪初期，水手峡谷在高原东侧形成。随后，在亚马孙河纪期间，五座主要的火山陆续出现。塔尔西斯高原的巨大规模对其周围的地质环境产生了显著的影响，包括放射状的槽沟、阿拉伯台地的隆起以及其他地形特征的形成。此外，塔尔西斯火山群的活动还可能导致了火星历史上一段温暖湿润时期的气候条件。

塔尔西斯高原的地壳厚度异常，这一发现有助于理解火星南半球火山物质如何缓慢而稳定地输送至塔尔西斯高原。研究表明，该地区地壳上的火山口密度低于预期，这表明火山活动已经使某些火山失去了活力。进一步的研究显示，一些火山热点的位置发生了迁移，从原本应该存在的位置转移到了塔尔西斯高原上。研究人员注意到，塔尔西斯高原的地势格局与美国西部的部分地区非常相似，尤其是爱达荷州的斯内克河流域，以及黄石国家公园及其周边地区的地热活动模式。