震惊了科学界。水手4号的设计，为执行近距离火星科学观测，并将结果传回地球。其它的任务目标，包括在火星附近执行行星际的地表及粒子测量，并提供进行长途星际飞行的工程技术的经验及知识。
太空船本体及子系统.水手4号太空船由八角形镁合金结构组成，对角线长度1270公釐，高度457公釐。上面有四个长度为6.88公尺的太阳能面板，包括在期末端伸展的太阳压力翼片。上方亦置有一直径1168公釐的高增益碟形天线抛物面天线)。一个低增益全向天线(omnidirectional antenna)置