而且由于火星大气稀薄，且没有臭氧层，一方面对于太阳紫外线几乎没有防护作用，可以杀灭火星一切生物；另一方面对太阳辐射到地表的能量保护效应差，因此显得更冷，即便把火星拉到地球通轨道位置，也会比地球冷许多。现在火星平均温度为-55℃，夏天赤道温度可高于冰点，最高温度可达27℃，但这只是在白天的地表，而在距离地面2米高处，温度将下降20~30℃，这就是大气密度低不保暖的缘故。
因此，有人形容在火星上，人们会温暖了脚趾，冻掉了鼻子。当然这种体验是无法得到的，因为人类在没有宇航服保护下暴露在火星环境中，不但会被冻死，还会被窒息、体液沸腾溢出、太阳紫外线杀伤等方式很快死去。火星昼夜温差很大，即便赤道上，白天温度超过冰点，晚上也会降到-100℃，最低温度可达-133℃。火星两极的冰冠。
火星极地温度会“下雪”，但这个雪不是水冰，而是干冰，就是二氧化碳冻结而成。在火星两极，经常被干冰“白雪”覆盖。二氧化碳在火星大气压6.1百帕状态下，升华点为148K（-125.15℃），到了夏季，北极气温可达205K（-68℃），这些“白雪”就会升华，露出被盖住的水冰。而南极即便到了夏天，也达不到二氧化碳升华的温度，因此永久被这些“白雪”覆盖，只有边缘出露出水冰与干冰的台阶状分层状态。
经过对勘测资料分析，科学家们认为，火星极冠高原水冰厚达数公里，如果全部溶解，可覆盖火星全球形成一个10米深的水圈，因此只要溶解火星极冠和地下冰冻水，在火星上制造出海洋和江河湖泊是有可能的。火星的风暴。火星有风，而且风速还很高，最高时达到180km/h，而地球12级台风的风速也只有117~134km/h，16级的飓风才能达到180km/h以上。
看起来火星风暴不得了了，可以摧枯拉朽，横扫一切。难怪在《火星救援》影片中，宇航员马克·沃伦斯就是因为风暴被遗弃在火星，在那里他孤独的坚守，在密封舱里种下了土豆维持生命等待救援。又一场大风暴摧毁了密封舱的种植基地，马克·沃伦斯的命运更为堪忧。其实这都是噱头，科学家们认为，火星风暴风速很高，但由于火星大气稀薄，即便最大的风暴让人感受到的也只是舒适轻柔的习习之风，就像一粒蒲公英的种子或一根羽毛，轻轻的拂过脸庞。
但火星沙尘暴却令人恐惧。火星沙尘暴以多、久、大著称。前面说了，火星大气稀薄，吹不起大浪，也扬不起大的颗粒，但会扬起很多很多尘埃般的细尘。别看这些细尘很小，由于火星的重力比地球小，细尘扬起得会很高，面积会很大，而且持续几个月不落下。哈勃空间望远镜和NASA的火星轨道探测器都拍摄到了这种遮天蔽日的沙尘暴，它们定期发生，一个地方每年同一时间会发生同样的风暴，小的风暴尚可应对，但有时会遮蔽全球（见上图），让火星暗无天日，寒冷异常。
