Fobos jest ciemnym obiektem, który wydaje się być złożony z materiału podobnego, jak asteroidy typu C (ciemne chondryty węgliste) występujące w zewnętrznym pasie asteroid. Jednak jego niska gęstość wskazuje, że nie składa się on z samych skał – prawdopodobnie jest mieszaniną skał i lodu. Mogłaby na to wskazywać również słaba, lecz ciągła emisja gazu odkryta przez rosyjską sondę Fobos 2. Sonda uległa awarii zanim zdołała ustalić skład gazu, ale prawdopodobnie jest nim para wodna. Najnowsze fotografie zrobione przez Mars Global Surveyor pokazują, że powierzchnia Fobosa jest pokryta około metrową warstwą drobnego pyłu, podobnego do regolitu pokrywającego Księżyc.
Powierzchnia Fobosa jest pokryta kraterami. Najbardziej wyraźnym utworem jest duży krater Stickney o średnicy 10 km, nazwany na cześć żony odkrywcy Fobosa, Angeline Stickney. Uderzenie, które spowodowało powstanie krateru, musiało prawie rozerwać niewielki księżyc (podobnie jak w przypadku księżyca Saturna Mimasa i krateru Herschel) oraz prawdopodobnie było przyczyną powstania widocznych rowów i smug. Rowy te mają typowo głębokość do 30 m, 100–200 m szerokości i długość do 20 km.