在科学家眼里，改造火星虽是一个巨大的工程，需要几百年甚至上千年的时间，但经过努力是可以实现的，并非天方夜谭。
第1步 加热
火星非常干燥、寒冷，因此，改造火星的第一步，就是对火星加热，使其升温。在中国绕月工程首席科学家、中科院院士欧阳自远看来，提升火星表面温度的方法有很多，如在空间轨道上架设系列反向镜，将阳光反射到火星表面；在火星极冠上撒上炭黑，以增加阳光的吸收量促使极冠融化；生产和释放氯氟烃气体，增强温室效应效果；建地热采集系统，提升地温；建核电站输出温度等。
第2步 加气
改造火星的第二步是增加大气浓度，改变大气组份。与地表升温同步，极冠的干冰和水冰将部分融解或升华成气态，土壤中的二氧化碳也将释放出来；为使氧增加，可移植地球上的极地雪山抗旱、抗寒、抗贫瘠的绿色低等自养植物，火星的太阳光强度不足地球一半，可用人工电光源补充，以增强植物光合作用以释放氧气，还可通过工业分解火星上丰富的氧化铁来增加氧气。如果这些方法太麻烦，有科学家建议干脆引入“全氟丙烷”，这是一种比二氧化碳有效10000倍的“超级温室气体”，如果向火星大气层中不断排放这种气体，将会产生难以想象的连锁性“温室效应”，从而让火星在数百年后变成一个气候如春、坚冰融化的温暖湿润世界。
第3步 种树
第三步是建立火星表面生态环境，从地球运去大批充气透明塑料屋作为火星暖棚，这些暖棚的顶层镀上金属涂层抵抗太阳紫外线，同时选择地球冻土带和雪山之耐寒、耐旱、生命力强之低等自养绿色植物作为登陆火星之先锋植物，如冰雪藻类、冷水鹿角菜、雪地苔藓等。通过植物风化作用，干燥贫瘠的土石变成含水的土壤，再移植一些抗寒抗旱的微生物、真菌、蕨类、松柏科、菊科、沙草科植物，将来环境有所改善再移植灌木、花卉到室外，逐步建立火星绿洲、草原和园林，形成良好的生态环境。
第4步 种地
第四步是建立火星农牧业，形成农副食品自给。初期，火星是温室农业，作物和禽畜是转基因或基因变异后的抗寒抗旱品种，谷类、薯类、蔬菜、果树、蜜蜂、家禽、家畜等须针对环境选择。火星大气中丰富的二氧化碳有助于农作物丰产，但室内太阳光太弱，需增加电光源。农作物和禽畜生命力较脆弱，须待火星气温、水分、土壤、肥力等环境改造到一定程度才能开展室外大田农牧业。
第5步 生产
第五步是建设能源和原材料工业设施。建核电站，建液氢和液氧工厂，以解决车辆、机械及回航火箭能源；建大规模太阳能、风能设施；开采金属矿藏，提炼金属材料；开采石块、黏土以建筑厂房。火星的能源和材料只能就地取材，如果靠地球这边运过去，成本太高，且目前之空间运载能力也不可及。
第6步 盖房
第六步是建设人类生活基础设施。建居民区房舍，确保供温、供水、供电；建好道路、车场、火箭发射场，确保交通畅通；建好仓库，储备粮食、饮用水等生活物资，为接待地球旅行者甚至定居者做好准备。
第7步 搬家
在火星环境改造到人类可以忍受的情况下，以及火星基础设施建设，生活资料生产已具规模之条件下，可考虑火星旅游或移民。
在大约300年后，“火星喜见微生物，湿润之处藻类生；从此星球见生机，蓬勃凸见下世纪”；大约600年后，“苔藓生，氧气增，清水充满陨石坑”；大约800年后，“孜孜不倦千年，喜见绿水青山，宇宙红色星球，人类第二家园”。