Nejnápadnějšími útvary na Marsu jsou polární čepičky. Jsou tvořeny směsí vodního a suchého ledu (pevný oxid uhličitý). Pozoroval je už roku 1636 Ital Fontana. Teprve mnohem později bylo zjištěno, že se rozsah čepiček mění podle střídání ročních období. S příchodem marsovské zimy se čepičky rozšiřují. Severní polární čepička zbrázděná trhlinami zabírá asi 1200 čtverečních kilometrů a je tvořena převážně z vodního ledu. Ten v pravidelných cyklech sublimuje a zase dopadá na povrch planety. Průměrná tloušťka ledu této čepičky je asi 1 kilometr (maximální 3 km). Odhadované množství vody, kterou by po roztátí obsahovala, odpovídá asi 4 % ledové pokrývky Antaktidy. Jižní polární čepička je tvořena převážně ze suchého ledu. Tvoří ji svrchní asi 8 metrů silná vrstva zmrzlého oxidu uhličitého a spodní vrstva tvořená zejména zmrzlou vodou, která sahá do velké hloubky. Podle dat získaných sondou Mars Express se soudí, že kdyby všechna voda z této oblasti roztála, že by zaplavila celý povrch Marsu do výšky 11 metrů. Teplé počasí kolem jižního pólu Marsu přináší zajímavé úkazy.
Ke konci každého marťanského léta se část rozsáhlé jižní polární čepičky tvořené ze suchého ledu odpaří. Vznikají hluboké jámy o průměru až 60 metrů a v místech, kde suchý led sublimuje přímo na plyn, se rozšiřují. Objevuje se jejich olemování, tak jako některé talíře mají lemování zlatým vzorkem. O zlato se však v tomto případě zřejmě nejedná , ale přesné složení prachu, který zvýrazňuje stěny jam zůstává neznámé. Kruhové propadliny ve středu obrázku měří asi