Phobos telah dieksplorasi oleh beberapa wahana antariksa yang telah melintas atau mengorbit Mars, seperti misi Viking, Mars Global Surveyor, Mars Reconnaissance Orbiter, dan MAVEN dari NASA, serta misi Mars Express dari Badan Antariksa Eropa.
Misi-misi ini telah mengungkapkan bahwa Phobos adalah benda yang berbentuk tidak beraturan, berwarna gelap, dan penuh kawah, dengan kerapatan yang sangat rendah yang menunjukkan bahwa bulan ini berpori dan mengandung banyak ruang kosong.
Salah satu fitur paling menonjol di Phobos adalah Stickney Crater, sebuah cekungan dampak raksasa yang berdiameter sekitar sembilan kilometer dan menutupi hampir setengah dari satu sisi bulan.
Kawah ini dikelilingi oleh alur-alur panjang yang mungkin terbentuk oleh batu-batu besar yang berguling menjauh dari lokasi dampak.
Phobos juga telah menjadi latar belakang beberapa cerita dan permainan fiksi ilmiah, seperti episode pertama dari Doom, di mana pemain harus bertarung melalui sebuah pangkalan manusia di Phobos yang telah diserbu oleh iblis-iblis dari Neraka.
Phobos tetap menjadi target menarik untuk eksplorasi masa depan, karena dapat memberikan petunjuk tentang asal-usul dan evolusi Mars dan bulan-bulannya, serta kemungkinan memiliki molekul organik atau bahkan kehidupan.
Beberapa usulan telah menyarankan untuk mengirim pendarat atau penjelajah ke Phobos, atau bahkan menggunakannya sebagai pangkalan untuk misi manusia ke Mars.
