说到探索火星生命，首先必须考虑到火星的地质年代和地形。在40亿年乃至35亿年前，火星同地球一样也有海洋，此后才逐渐“冷却”成为今天这种冰冷的行星，所以火星如果诞生过生命可能是在“冷却”之前的时期。现在认为，地球就是在这个时期诞生了原始生命，单细胞生物繁衍起来。
该到火星什么地方去探索生命呢？在火星地形中，火星北半球火山口的地区是比较新的地层，是生命诞生以后才形成的。从地质年代来看，大约在40亿年～30亿年前火星南半球形成的高原是由古老地层构成。因此，探索火星生命的首选地域应当是这种具有古老地形，特别是由流水冲刷形成的“水手谷”等地域。所幸火星上没有地球上的岩盘运动，古老地层古今如一。不过在这种地区找到仍生存的生物可能性不大，主要目的应是寻找原始生命的微小化石。有可能的话，如果找到现在火星上仍生存的生物，那应当是在火星极冠的周围地区和地下永久冻土的含水层。
为了生存地球型生物，水的存在是必不可少的条件。根据前面谈到的实验结果推测，在目前火星环境下有水存在的话，低温中的厌气微生物和原始营光合作用的细菌生存是有充分可能性的，或许它们仍处在缓慢的进化过程中。