任务的科学目标是要解开火星的表面、大气、内部构造的演进史，其他目标包括轨道环绕器的天体物理研究。科学任务被分为数个大类。其中火星表面探测包括绘制全火星的地形图、矿物分布地图、土壤成分分析、冰晶石研究与深层结构探查；大气研究则包含气候调查、某些大气物质例如水、二氧化碳、臭氧...等。全火星监测、压力变化分析、气溶胶特性研究；内部结构研究包括火星地壳厚度、火星磁场热通量、搜寻火山活动、研究地震频率；电浆方面探索包含磁场的方向与强度，除此之外，离子与电浆成分、磁层边界也在本项研究之中；天体物理学由轨道环绕器负责探