太空環境科學家甚至製定出了一個頗為詳盡的綠化火星時間表，並將這一計劃分為幾個階段來逐步實現。
第一階段，第一批地球人到達火星。他們將生活在透明的密封的圓形建築內，隻有穿上宇航服才能出外探險。他們將在不太大的範圍內進行種植試驗，分解火星大氣層，探測火星地質狀況。
第二階段，更多人到達火星，采用一種或多種方法使火星溫度上升。方法之一，是用火星軌道上的太陽反射鏡，將太陽熱能更多地反射到火星表麵，並以此融化火星上的冰。還有一種方法是建立核能驅動的化學工廠，工廠製造並向火星釋放溫室效應氣體。如果一切順利，能夠過濾掉對生物形成致命殺傷的紫外線的臭氧層將會生成。這一階段，火星上的居住人口可能達到一萬之眾。當然，他們都還住在密封建築裏生活和生產。
第三階段，二氧化碳、氮和水在火星表麵生成，溫度也上升到適合人類生存的標準。這時，火星上的五萬居民將會看到火星的紅色天空變向深藍，帶來雨水的白雲升上天空，水流開始在火星上那些幹涸的河道裏蜿蜒，植物也將在這個星球的表麵開始生長。植物用二氧化碳製造出大量的氧，從而改變火星的大氣構成。如果生物製氧太慢，有科學家還主張把碳酸岩和氧化鐵礦床加熱，使其向火星大氣層釋放出幾百萬噸的氧氣。
第四階段的到來會遲緩一些，但這一階段一旦到來，火星上的氣溫和氧氣含量就會達到與地球相同的水平，更多的植物走向這個星球的每一角落，一些小型的海洋也開始生成。移民數量會以更快的速度增長。這時，火星上的人將開始謀劃著向另一顆星球進發了。
不管從理論還是實踐上說，真正重要而且困難重重的肯定是第一階段。科幻作家對這第一步也做出了自己不乏科學根據的想象。弗雷德裏克·波爾有一部名為《人變火星人》的長篇小說，故事中首批地球人登臨火星時也是住在密封的環境裏，但其中一個人在地球上的時候，就已經用電子、生物與機械技術從裏到外徹底地改造過了。因此，他已經是一個無須任何適應過程，就能在地球與火星兩種環境裏行動自如的新人類。科幻作家為科學家提供了一種新穎而合理的思想。
關於火星上水的來源，除了其兩極儲存的冰之外，阿西莫夫在其發表於20世紀50年代的小說《火星之路》裏指出，土星有顆體積達1.4億立方千米的衛星全部是水。如果把這個超大冰塊運送到火星上，除了能滿足所有灌溉的需要外，還能迅速改變火星的大氣環境。有人想到用一枚巨大的火箭將其推進到火星，如果這在未來的技術條件下具有某種可能性的話，如何使其安全降落而不致造成毀滅性的災難又成了另外一個問題。