エクソマーズ
2007年11月の時点で、ローバーの着陸地点には以下の候補が挙げられていた。
マゥース谷(英語版)
ニリ谷(英語版)
メリディアニ平原
ホールデン・クレーター(英語版)
ゲール・クレーター
ただ、2009年の火星でのメタン源の発見によって、探査する価値の高い目標地点が判明した。火星の大気に含まれるメタンは、その起源として有力視されているのが、現在も生存している生物の活動である可能性と、現在も火星で何らかの地学的活動である可能性である。だからこそ、そのメタンの発生源と考えられる地点は注目されている。そのメタンの発生源と目された箇所を調査して、メタンの発生原因が何なのか確認する事が、主要な探査目的である。
火星のメタンは広範囲のプルームで生じ、プロファイルはメタンが個別の地域で開放されたことを暗示している。プロファイルは北緯30度、西経260度と北緯0度、西経310度の2箇所のメタン源の地域があるらしいことを示唆している。最適な着陸点と通信の安定を決めるために、トレース・ガス・オービターは2016年に打ち上げられ、事前に季節的とされるメタン生成を地図化することが決められた。探査車はトレース・ガス・オービターによって判明したメタン源を調査する。
2012年3月15日にESAは、ロシア連邦宇宙局(Roscosmos)との協力の下でエクソマーズ計画を推し進めると発表し、計画では2018年までにRoscosmosから提供される2機のプロトン-Mを使用して探査を実施し、2018年のローバーミッション用の火星への突入・降下・着陸モジュールがロシアから追加提供される予定だった。2016年の打ち上げには原則的に合意に達していたが、Roscosmosは次の3つの条件を定めた2012年11月の正式契約に調印を求めた。
Roscosmosは参加協力の対価として、プロトンロケットを提供する。
マーズ・トレース・ガス・オービターには、NASAの装置の代わりにロシア製の装置2台を載せる。これは元々フォボス・グルントのために開発された装置。
全ての科学的成果は、欧州宇宙機関とロシア科学アカデミーの知的財産である。
2016年3月15日にトレース・ガス・オービター(TGO)と突入・降下・着陸実験モジュール「スキアパレッリ」は、バイコヌール宇宙基地からプロトンMロケットで打ち上げられた。
2016年10月17日にTGOとスキアパレッリの分離に成功し、19日に火星軌道投入とスキアパレッリの火星地表への降下が行われた。しかし、その後スキアパレッリはエンジン噴射が充分に行われず、火星の地表に激突し失われたと判明した。
一方で、TGOは正常に稼働しており、2回目(当時の予定では2018年)の打ち上げで火星に投入予定の探査車の通信中継局としても使用される予定である。
突入・降下・着陸実験モジュール(Entry, Descent and Landing Demonstrator Module、EDM)「スキアパレッリ」は、火星表面着陸時の着陸方向や着陸速度を制御する技術と共にESAが提供した。なお、EDMは2013年11月に「スキアパレッリ」(Schiaparelli)という名称が付けられた。これは19世紀に火星表面を観測を行った、イタリアの天文学者のジョヴァンニ・スキアパレッリにちなんだ命名である。
スキアパレッリは、火星大気に突入後、モジュールはパラシュートを展開し、レーダー高度計ドップラーセンサーとオンボード慣性測定ユニットに基づいた、閉ループ誘導航行制御システムを使って、着陸を行うよう設計されていた。着陸の最終段階ではパルス噴射式の液体燃料エンジンを使用し、地上約1 mでエンジンを停止して、衝撃で変形する衝撃吸収構造を利用して最後の衝撃を吸収する設計だった。
着陸は火星で砂嵐が起きる季節に実施すべく予定が組まれ、これにより、突入と降下時に粉塵を含んだ大気の特徴に関する知見が得られると期待され、火星の砂塵に富んだ地表の調査を実施する予定だった 。着陸後は、風速、風向、湿度、気圧、表面気温、大気の透明度などを測定し、また、火星地表で初の磁場の測定なども行われる予定だった。ロシアの提供した原子力電池で、スキアパレッリは火星表面で数ヶ月間運用できるはずだった。
EDM地表ペイロード
EDM非移動式着陸機は、火星深部の地形物理の調査を目的とする"フンボルトペイロード(Humboldt payload)"と呼ばれる、11台の観測機器を運ぶために計画された。