マーズ・リコネッサンス・オービター
MROは、カメラ (HiRISE)、分光器 (CRISM)、レーダー (SHARAD) などの、数々の科学機器を備え、これらは火星の地形、地層、鉱物や、氷の解析のために使われる。特に探査機に組み込まれたこの高解像度カメラ HiRISE は科学者が「軌道上の顕微鏡」だと豪語するものである。 また高精度の分光計 (CRISM) では地表の鉱物の分析から水の存在した形跡を探索する。 科学調査だけでなく将来の火星探査機のための道筋を付けることもMROの重要な目標であり、MROは火星の天気と表面の状況を毎日観測して着陸の候補地を探索する。
これらに加え、MRO は1999年に大気圏突入に失敗して行方不明となったマーズ・ポーラー・ランダーと、さらに同じく2003年に行方不明となったヨーロッパのビーグル2地上探査機を探し出す任務も与えられた。また惑星間のインターネット・プロトコルを用いた通信ネットワーク構築の最初の一歩でもある。 MROの通信システムは、これまでの全ての惑星探査機の通信容量を合わせたものよりも、大きな伝達能力を持っており、プライマリー・サイエンス・フェーズが終了したのちも、着陸船や探査車 (ローバー) との通信とナビゲーション・システムとして延長ミッションを継続する。
広角カメラ MARCI (Mars Color Imager)は5つの可視光、2つの紫外光のバンドで火星面の広い範囲を撮影する。MRO が火星を毎日12〜13周めぐる間に収集した画像を合成することによって1〜10 kmの解像度で全球の地図を生成する。この地図によって毎日の火星の天候や大気の状態、すなわち水や氷や二酸化炭素の雲、砂嵐を知ることができ、その季節変化や年ごとの変動特徴づけるのに役立つ。また、紫外光での観測からは大気中の水蒸気やオゾンの分布を知ることができる。CTX とともにマリン・スペース・サイエンス・システムズ (Malin Space Science Systems, MSSS) 社が製作・運用にあたる。
火星の極冠など地下の構造を調査するためにMROには短波帯 (15〜25 MHz) のレーダーが搭載されておりSHARAD (Shallow Subsurface Radar) とよばれる。 地下最大 1 km までの砂や岩、氷の状況を深さ方向 10〜20 m の精度で調べ、特に液体の水が存在するかどうかが調査される。水平方向の解像度は最良で 0.3〜3 km である。 ヨーロッパのマーズ・エクスプレスに搭載されたレーダー MARSIS と同様にイタリア宇宙機関 (Agenzia Spaziale Italiana, ASI) により作られた。