Il y a moins d'eau sur Mars que sur Terre. La plus grande partie de l'eau connue se trouve dans la cryosphère (permafrost et calottes polaires). Il n'y a pas d'eau liquide. Il n'y a qu'une petite quantité de vapeur d'eau dans la fine atmosphère.
Les conditions à la surface de la planète ne permettent pas l'existence à long terme de l'eau liquide. La pression atmosphérique moyenne et la température sont beaucoup trop basses, ce qui gèle l'eau. Cependant, il semble que Mars ait déjà eu de l'eau liquide qui coulait à sa surface. Cela ferait de grandes surfaces comme les océans de la Terre.
Il existe un certain nombre de signes d'eau à la surface ou sous la surface, aujourd'hui ou dans un passé lointain. Il s'agit notamment des lits de cours d'eau, des calottes polaires, des mesures spectroscopiques, des cratères érodés. De plus, il y a des minéraux qui se forment souvent lorsqu'il y a de l'eau liquide (comme la goethite), de l'hématite grise et cristalline, des phyllosilicates, de l'opale et du sulfate.
Les vaisseaux volant vers Mars, tels que Viking, Mars Odyssey, Mars Global Surveyor, Mars Express et le Mars Reconnaissance Orbiter, étaient équipés de caméras. Ils ont pris des photos de ce qui semble être d'anciens lacs, d'anciennes vallées fluviales et une glaciation étendue. Un spectromètre à rayons gamma en orbite a trouvé de la glace juste sous la surface d'une grande partie de la planète. De plus, des études radar ont permis de trouver de la glace que l'on pensait être des glaciers. L'atterrisseur Phoenix a montré de la glace sur Mars lors de son atterrissage. Phoenix a également montré la fonte de la glace, la chute de neige et a même vu des gouttes d'eau liquide.
Un rapport récent indique que les traînées sombres martiennes à la surface ont été affectées par l'eau.
