MRO también será capaz de estudiar el clima de Marte, la composición de su atmósfera y su geología, también buscará rastros de agua en las capas polares y su subsuelo, otro objetivo es buscar los restos de la misión fallida Mars Polar Lander y la nave Beagle 2, que fue encontrada a principios del año 2015, también pone el primer eslabón para hacer una red de Internet hacia los planetas del sistema solar.