Mariner 6 blev opsendt den 24. februar 1969 og fløj forbi Mars den 31. juli 1969 i en afstand af godt 3.500 kilometer. Mariner 7 blev opsendt den 27. marts 1969 og fløj forbi Mars den 4. august 1969 ligeledes i ca. 3.500 kilometers afstand. De fløj ligesom Mariner 4 over Mars’ sydpol. Sammenlignet med Mariner 4 var der dog en dramatisk forskel: De to sonder tog ikke 21 men 200 billeder, som endvidere var af en langt bedre kvalitet end Mariner 4s billeder. De fineste detaljer på Mariner 4s billeder var 3,2 km, mens de på Mariner 6 og 7 var 275 meter fra hinanden. Det fotograferede areal af marsoverfladen voksede fra 1% til 20%. Lufttrykket var blevet målt til 6 til 7 millibar, hvad der er blevet bekræftet af senere sonder. Derudover blev der taget nærbilleder af en række udvalgte områder og temperaturen blev målt på udvalgte områder. Endelig nåede Mariner 7 at tage billeder af den største marsmåne Phobos – de første nærbilleder af et himmellegeme i asteroidestørrelse. Mariner 6 og Mariner 7 målte også strålingsbælter og magnetfelt om Mars – eller rettere de konstaterede, at der næppe var noget.
Havde Mariner 4 givet indtrykket af en klode, der både biologisk og geologisk var fuldstændig død, så var det ganske klart en opfattelse, der blev bekræftet af Mariner 6 og 7. Mariner 6 og 7 blev opsendt med hver sin Atlas-Centaur-raket, og de vejede hver 413 kg. Sonden var treakse-stabiliseret med den klare stjerne Canopus som det ene fikspunkt. Til stabileringen blev brugt et sæt motorer drevet af monomethylhydrazin og kvælstofilter (dinitrogentetraoxid).
Mariner 6
Opsendt: 25. februar 1969
Raket: Atlas-Centaur No. 5403C
Sondens masse: 413 kg ved opsendelsen
Formål: Forbiflyvning af Mars.
Ankomst til Mars: 31. juli 1969
Slut på missionen: 31. juli 1969
Mariner 7
Opsendt: 27. marts 1969
Raket: Atlas-Centaur 19 No. 5105C
Sondens masse: 413 kg ved opsendelsen
Formål: Forbiflyvning af Mars.
Ankomst til Mars: 5. august 1969
Slut på missionen: 5. august 1969