北極冰帽
北極高原是以水冰和乾冰組成的永久冰帽所在地。冰帽的體積是120萬立方公里，覆蓋面積相當於德克薩斯州1.5倍。直徑 600 公里，最大深度約 3 公里。冰帽的螺鏇狀凹陷區域主要是因為受到強勁的風侵蝕和乾冰升華造成。
火星偵察軌道器拍攝位於北極冰帽的北極峽谷（Chasma Boreale）一側假色影像。淺棕色代表表面覆蓋灰色塵埃的地層，藍色地層則是含有水冰和乾冰的地層。規則裂縫指出水冰高度集中。
火星北極冰帽在春季中期的表面成分（在冬季季節性乾冰累積之後）已經被軌道探測器研究過。冰帽外緣則混雜塵土（重量的 0.15%），不過絕大多數是水冰。越接近北極點表面的水冰減少，並被乾冰取代。而凍的純度也增加。在北極點的季節性冰則幾乎都是乾冰和少量的塵土，以及30 ppm 的水冰。
2007年發射的鳳凰號火星探測器於2008年5月25日登入火星的北方大平原。火星極區冰帽已被傑佛瑞·蘭迪斯和查爾斯·科克爾提議是未來載人火星任務的登入地點。
地形特徵
火星北極高原的主要地理特徵是被稱為北極峽谷的巨大裂縫或峽谷。該峽谷寬度可達 100 公里，深度可達 2 公里。相較之下大峽谷在某些段約1.6 公里深，長度 446 公里，但紙最寬處只有約 24 公里。北極峽谷切穿極區沉積物和冰，類似的狀況在格陵蘭也可發現。
在北極峽谷西側北極高原和北方大平原之間是不規則狀的陡坡，稱為 Rupes Tenuis。該斜坡高度高達1公里。其他區域北方大平原和北極高原之間則是一群台地和地槽。
北極高原被自 75°N 到 85°N 的大範圍沙丘地包圍。這些沙丘地叫做奧林匹亞沙丘地（OlympiaUndae）、阿巴洛斯沙丘地（Abalos Undae）和 許珀耳玻瑞亞沙丘地（Hyperboreae Undae）。最大的奧林匹亞沙丘地範圍橫跨 100°E 到 240°E，阿巴洛斯沙丘地橫跨 261°E 到 280°E，而許珀耳玻瑞亞沙丘地則橫跨 311°E 到 341°E。參見地球外的沙丘地列表。
北極雪崩
2008年2月火星偵察軌道器的HiRISE拍攝到發生在一個高700米峭壁的四次雪崩。雪崩後由細顆粒土壤產生的雲寬度 180 米，自峭壁底部延伸 190 米。偏紅的地層被認為是富含水凍的地層，而白色的地層是季節性的乾冰霜。這次山崩被認為是自最上方的紅色地層開始。後續觀測確定它的本質是土石流。
