Die Brüder Jared (Gesang, Gitarre) und Shannon Leto (Schlagzeug) musizierten bereits als Jugendliche gemeinsam. Mit wechselnden Bandnamen traten sie in kleineren Clubs auf, bis sie schließlich 1998 von Immortal Records (Virgin Records) als 30 Seconds to Mars unter Vertrag genommen wurden. Der Bandname ist nach Aussage von Jared Leto einer Kapitelüberschrift aus dem Thesenpapier eines früheren Harvard-Professors entnommen.
Im August 2002 veröffentlichten sie das selbstbetitelte Debütalbum, produziert von Bob Ezrin und Brian Virtue. Bei den Aufnahmen spielte Shannon Leto Schlagzeug, während Jared sämtliche weiteren Instrumente betätigte, den Gesang übernahm und sich für die Texte verantwortlich zeigte. Allein in den USA verkaufte sich das Album in den folgenden drei Jahren über 100.000 Mal.
Für die anschließende Tour im Jahr 2002/2003, auf der sie für bekannte Bands wie beispielsweise The Used, Puddle of Mudd und Incubus eröffneten, schlossen sich ihnen Bassist Matthew Wachter sowie die beiden Gitarristen Solon Bixler und Kevin Drake an. Letztere verließen die Band nach kurzer Zeit, an ihre Stelle trat Gitarrist und Keyboarder Tomislav Milicevic.
Am 30. August 2005 erschien das zweite Album A Beautiful Lie. Produzent war diesmal Josh Abraham, der bereits das mit dem Grammy Award ausgezeichnete Album von Velvet Revolver produziert hatte. Ein Teil der Texte für das Album war bereits auf der Tour des Debütalbums und am Dreh-Set zu Alexander entstanden. Aufgenommen wurde A Beautiful Lie schließlich auf vier verschiedenen Kontinenten in fünf verschiedenen Ländern, neben den USA unter anderem Marokko, Thailand und Südafrika. Aus einer Auswahl von vierzig Songs schafften es lediglich 10 auf das Album, dazu kamen zwei Bonus-Tracks, die noch hinzugefügt wurden, nachdem das Album bereits einige Monate vor dem offiziellen Erscheinungstermin im Internet kursierte (darunter ein Cover des Björk-Liedes „Hunter“). Das Album weist mit einer Kapitelstruktur Anleihen eines Konzeptalbums auf. Nach fünf Monaten übertrumpfte A Beautiful Lie das Debütalbum, am 12. Januar 2006 waren über 100.000 Kopien über den Ladentisch gegangen.
Knapp acht Monate war die Band 2005 non-stop auf Promotion-Tour für A Beautiful Lie und eröffnete Shows für Bands wie Audioslave, Seether und My Chemical Romance. Von Anfang März bis zum 1. Juni 2006 befanden sie sich in den USA auf ihrer ersten offiziellen und - mit zahlreichen restlos ausverkauften Konzerten - sehr erfolgreichen eigenen Tour namens Forever Night - Never Day. Letzten Endes bekam die Band einen Chainsaw Award verliehen.
In Bezug auf die Außenwirkung legt Frontmann Jared Leto Wert darauf, dass die Band nicht wegen seiner Filmkarriere, sondern wegen der musikalischen Qualität Achtung erfährt. So wurden in der Vergangenheit bereits Auftritte abgesagt, weil die Show mit seinem Namen beworben worden war.
30 Seconds to Mars machen Gebrauch von einer bandeigenen Iconographie oder Symbolik. Verschiedene Grafiken werden von ihnen genutzt und die Band hat des öfteren in Interviews erwähnt, dass 30 Seconds to Mars in seiner Gesamtheit ein „Kunstprojekt“ sei. Die Bedeutung der verschiedenen Symbole und Grafiken ist unklar, Interpretationen wurden von der Band nie bestätigt. Leitspruch der Band ist das lateinische Sprichwort provehito in altum, das wahlweise als „Spring vorwärts in die Tiefe (ins Unbekannte)“ oder auch als „Marschiere weiter zu höheren Ebenen.“ übersetzt werden kann.
Zwischen Band und der Echelon genannten Fangemeinde besteht enger Kontakt in einem internen Internetforum (Acropolis).
