Sonda NASA przeznaczona do badania powierzchni Marsa (w tym poszukiwania śladów życia) za pomocą łazika dalekiego zasięgu (około 20 km), o czasie działania jednego roku marsyjskiego.

Cena misji wynosi około 1,5 miliarda USD. W celu zapewnienia wystarczającej ilości energii oraz ogrzewania, zasilanie pochodzić będzie z dwóch ogniw radioizotopowych. Lądowanie będzie przebiegało wg. poniższego scenariusza: po wejściu w atmosferę nastąpi faza hamowania aerodynamicznego, następnie do spowolnienie spadku zostanie użyty spadochron, potem zostaną włączone silniki hamujące. Zamontowane one zostaną na czterech wysięgnikach konstrukcji kratownicowej (zwanej Skycrane), a ich dysze będą odchylone od jej osi podłużnej pod znacznym kątem. Pozwoli to na dokonanie pięciosekundowego zawisu na wysokości 5 metrów nad powierzchnią gruntu, a następnie opuszczenie na linie złożonego łazika (zetknięcie z gruntem będzie dokonane z prędkością mniejszą od 1 m/s). Po przecięciu liny Skycrane odleci na bezpieczny, kilkukilometrowy dystans, po czym rozbije się. Podczas schodzenia do lądowania wykonywane będą fotografie rejonu lądowania, ich analiza pozwoli na autonomiczny wybór najlepszego miejsca lądowania, leżącego wewnątrz elipsy o wymiarach 20 na 40 km. Rejon lądowania zostanie wybrany na podstawie danych z orbitera Mars Reconnaissance Orbiter. Graficzny schemat ostatniej fazy procedury lądowania. Masa sondy wyniesie około 3 ton.

Aparatura naukowa łazika to:
 

MastCam: kamera do wielospektralnej stereofotografii oraz filmowania z wysoką rozdzielczością do 10 obrazów na sekundę - w czerwcu 2007 zaniechano wyposażenia kamery w zoom. ChemCam: urządzenie do zdalnej detekcji składu chemicznego i mikrofotografii powierzchni próbek poddanych działaniu wiązki laserowej z odległości do 10 m. Mahli (Mars HandLens Imager): kamera mikroskopowa o  rozdzielczości 2,4 razy większej i szerszym polu widzenia od analogicznego instrumentu pojazdów MER. Alpha-Particle-X-ray-Spectrometer: spektrometr do badania składu pierwiastkowego skał i gruntu. CheMin (X-ray Diffraction/X-ray Fluorescence instrument): instrument do ostatecznych analiz mineralogicznych metodą dyfrakcji i fluorescencji rentgenowskiej. Radiation Assessment Detector: detektor szerokiego zakresu radiacji na powierzchni Marsa dla ustalenia zagrożeń przyszłej wyprawy załogowej. Mars Descent Imager: kamera do fotografowania i filmowania  z wysoką rozdzielczością w fazie opadania i lądowania, pozwoli na ustalenia geologicznego kontekstu miejsca lądowania oraz precyzyjnej jego lokalizacji - w czerwcu 2007 zaniechano montażu kamery. SAM (Sample Analysis at Mars): zintegrowany zespół przyrządów zawierający chromatograf gazowy, spektrometr masowy i laserowy do analiz minerałów i atmosfery - w czerwcu 2007 zdecydowano zamiast wiertarki zamontować szlifierkę. pulsacyjne źródło neutronów i  detektor wodoru (w tym wody) - zbudowany przez Rosyjską Agencję Kosmiczną. zestaw przyrządów meteorologicznych i czujnik ultrafioletu - wyprodukowany w Hiszpanii.

Plan lotu sondy:

Start z Cape Canaveral rakietą Atlas 5-541 planowano na 08.10.2009, lądowanie na Marsie w październiku 2010.

04.12.2008 NASA podjęła decyzję o przełożeniu startu sondy o dwa lata, na 14.10.2011.

20.05.2010 okno startowe zdefiniowano jako 25.11.-18.12.2011, z dolotem w okresie 06-20.08.2012.