现在的火星是一个寒冷、干燥的行星，但它曾经潮湿、温暖，甚至可能拥有海洋。

在太阳系的八大行星中，火星是除了地球之外的另一个曾经拥有海洋的行星。在火星形成的早期，海洋可能覆盖其表面的大部分，这些水如果全部释放到火星的表面，可以形成一个6～300米深的海洋。由于火星表面崎岖不平，这些水在火星表面形成了巨大的表面径流。比如，在火星历史上，卡瑟伊·瓦利斯海峡的宽度达到50～150千米，最深达到18千米，其排水能力是直布罗陀海峡的2倍，是现在地球上最大的河流——亚马孙河的1万倍。但由于火星的引力比较小，加之太阳辐射的电离作用，火星上的海洋很快就消失了。

科学家推测，在火星形成之后大约10亿年，火星的表面已经没有海洋，但仍有部分地区存在泪滴状的涌流结构。在现在火星的表面，只能在两极、少数火山口和近地表的永久冻土上发现固态水(冰)的存在。根据有液态水才可能有生命的原则，只有在火星上找到液态水，才可能寻找到生命。而现在的探测结果是，只在火星地表之下2～3千米的深部地壳中可能存在液态水。