火星地球化（Terraforming of Mars）是将火星改造成人类可居住的星球，也就是改造成类似地球的环境（Terraforming），2003年8月在美国召开了“火星移民研究国际会议”，在未来几个世纪中将火星改造成一个绿色星球，使之成为未来人类的第二个家园。

在大气中增加适合适量的气体（包括温室气体和适合生物生存的气体），增加地表温度与气压，主要是为了液态水，其次是植物、动物。 在太空中架设巨大反射（或折射）镜群，将更多阳光反射至火星表面。 大量融解地下冻土层，再把水引到地表。虽然一开始会结冰，但随着工程进行，冰层进而融化形成水圈。 在冰上（包括两极）培植深色藻类或散布煤灰等深色物质增加吸热进而加速融化。 散布固沙菌类、植物，防止沙暴的发生，进而生成土壤，扩大居住地。 建立行星推进器（引擎），改变火星运行轨道。 在进行融化地下层时，虽然上层冻土的重量会把下面融解的液态水挤到地表，但是地层会下陷，而且结成的冰会增加地表的反照率，加上升华至大气的水，都会改变气候，因此这些因素都要考虑进去。

另外，来自太空的辐射，虽然可以用太空的反射镜处理，但是这些镜子是非常脆弱的。不过随着大气逐渐增厚，问题就小多了。最根本的办法就是到地核去启动火星的磁场，抵抗太阳风和宇宙射线。但是这需要大量的能量，需要的技术还得再加强，且地磁的成因仍未完全了解。人工制造电磁以代替磁场需要进一步讨论（见下文）。

改造火星一般估计要花非常长的时间（例如千年），不过在动工之前，人类应完整而仔细的审视这星球的一切，并且设立保护区与开发限制，因为只要一开工，保存久远的地质资料和景观可能因为加速侵蚀而遭破坏，例如位于极冠中的沉积资料可能会消失，到时后悔也来不及。