Tidigt i sin historia kan Mars ha haft en tjockare atmosfär som kunde ha skapat en växthuseffekt, fånga upp värme och tillåta flytande vatten att existera på ytan. Vissa studier tyder på att Mars kunde ha haft globala hav som täckte stora delar av planeten.
Men annan forskning tyder på att Mars klimat kan ha varit kallare än man tidigare trott, med vatten som existerade i form av is nära eller på ytan. Förekomsten av uråldriga älvdalar och delta antyder att vatten periodvis flödade, men detta kunde ha inträffat under kortlivade varma perioder eller på grund av lokal geotermisk aktivitet.
Att förstå Mars forntida klimat är avgörande för att reda ut dess geologiska historia och avgöra om det någonsin kunde ha försörjt liv. Pågående uppdrag och forskning syftar till att samla in mer data och förbättra vår förståelse av Mars tidigare miljöer.