Er is minder water op Mars in vergelijking met de aarde. Het meeste bekende water bevindt zich in de cryosfeer (permafrost en poolkappen). Er is geen vloeibaar water. Er is slechts een kleine hoeveelheid waterdamp in de dunne atmosfeer.
De omstandigheden op het oppervlak van de planeet ondersteunen het bestaan van vloeibaar water op lange termijn niet. De gemiddelde atmosferische druk en temperatuur zijn veel te laag, waardoor het water bevriest. Het lijkt er echter op dat Mars ooit vloeibaar water aan het oppervlak heeft laten stromen. Dit zou grote gebieden maken zoals de oceanen van de aarde.
Er zijn een aantal tekenen van water op of onder het oppervlak, nu of in het verre verleden. Dit zijn onder andere stroombeddingen, poolkappen, spectroscopische metingen, geërodeerde kraters. Ook zijn er mineralen die vaak gevormd worden als er vloeibaar water is (zoals goethiet), grijs, kristallijn hematiet, phyllosilicaten, opaal en sulfaat.
De Mars flybys zoals Viking, Mars Odyssey, Mars Global Surveyor, Mars Express en de Mars Reconnaissance Orbiter hadden camera's. Ze namen foto's van wat oude meren lijken te zijn, oude rivierdalen en wijdverspreide gletsjers. Een ronddraaiende Gamma Ray Spectrometer vond ijs net onder het oppervlak van een groot deel van de planeet. Ook vonden radarstudies ijs waarvan men dacht dat het gletsjers waren. De Phoenix lander toonde ijs op Mars toen het landde. Phoenix liet ook ijs smelten, sneeuw vallen en zag zelfs druppels vloeibaar water.
Volgens een recent rapport zijn Martiaanse donkere strepen aan het oppervlak aangetast door water.
