The Mars Volta jsou nejčastěji řazeni k progresivnímu rocku a experimentálnímu rocku, ale v jejich tvorbě najdete i prvky jazzu, psychedelie, post-hardcoru, funku a latinskoamerické hudby. Typické jsou pro ně složité takty, dlouhé kompozice, náhlé zvraty a výrazný, emotivní zpěv. Často pracují s konceptuálními příběhy a surrealistickými texty, které z jejich alb dělají ucelené, téměř filmové zážitky.