在天文望远镜中，天文学家还发现火星的两极呈白色，气温都在冰点以下。这些冰域称为极冠。过去科学家认为，极冠是由水结成的冰组成的，近来科学家确认，极冠不是由冰，而是由二氧化碳凝固成的干冰组成的。它的范围随季节有亮区和暗区的变化。火星极区一到冬季，由于气温下降，大气中的二氧化碳开始凝结，使得极冠加大，颜色逐渐变淡，北极可扩大到北纬65°，南极可扩大至南纬 57°。一到夏季冰雪融化，极冠的范围也就缩小了，暗区就逐渐扩大和变暗。两极的极冠分别延伸到北纬 80°和南纬 84°。

火星的亮暗区域引起了天文学家们的争论，争论的焦点便是火星上究竟有没有“火星人”和“运河”是否存在。