而过往的火星亦可能覆盖大面积的海洋、湖泊及河流。火星全球勘测者则观察到南极冠有部份退缩。火星快车号和火星侦察轨道器的雷达资料显示两极和中纬度地表下存在大量的水冰。2008年7月31日，凤凰号直接于表土之下证实水冰的存在。2013年9月26日，火星探测车好奇号发现火星土壤含有丰富水分，大约为1.5至3重量百分比，显示火星有足够的水资源供给未来移民使用。2015年9月证实火星有间歇流动的液态水（液态盐水）。2018年7月25日，意大利航天局宣佈，在火星冰盖之下发现一个直径20公里的冰下湖。这是太空科学家在火星上