Sonden ble skutt opp 8. november 2011 fra Bajkonur kosmodrom som det første russiske interplanetariske prosjektet siden den mislykkede marsferden Mars 96, men det øverste rakettrinnet tente ikke som det skulle, og sonden ble værende i lav jordbane uten at det lyktes å få kontakt med den. Fobos-Grunt kom tilbake til jordens atmosfære 15. januar 2012 ca. kl. 18:45 norsk tid. Sonden falt ned i Stillehavet, 1 250 km vest for øya Wellington. Det var en viss frykt for det giftige rakettdrivstoffet, bestående av omtrent 7 tonn dinitrogentetraoksid og hydrazin kunne føre til miljøskade, men eksperter mener dette brant opp høyt i atmosfæren. Man vet fortsatt ikke nøyaktig hvor og når sonden landet, fordi den beveget seg i høy fart (ca. 8 km/s) og det er langt mellom potensielle observatører i nedslagsområdet.