マリナー4号
7ヵ月半の飛行中の1964年12月5日に中間軌道修正を行って、1965年7月14日から7月15日にかけて火星付近を通過した。7月14日 15:41:49 UT に惑星科学モードを開始し、7月15日 00:18:36 UT (7月14日 7:18:49 p.m. EST)から撮影処理が開始された。赤と緑のフィルタを交互に使って21枚の画像が撮影されたが、22枚目の画像は不完全であった。ところが当初得られた画像はほとんど真っ白だったため、調査した末に画像処理を施した結果ようやく画像化に成功し、3日後にようやく公開された。画像の撮影範囲は、火星の北緯40度東経170度から始まって南緯35度東経200度付近を通って南緯50度東経255度までの不連続な帯状で、火星表面の約1%を占めていた。火星への最接近は1965年7月15日 01:00:57 UT (7月14日 8:00:57 p.m. EST)で、火星表面からの距離は9,846kmだった。フライバイ中に撮影された画像は、搭載のテープレコーダに記録された。マリナー4号は、02:19:11 UT に地球から見て火星の裏側へ入り通信が途絶えたが、通過後の 03:13:04 UT に通信が再確立し、再び巡航モードにセットされた。テープに記録された画像は、通信再確立の約8時間半後から地球への送信が開始され、8月3日まで続いた。全データは2回送信され、データの欠落や誤りが無いか確かめられた。
探査機は、予定の活動を全て順調に実行して有用なデータを送信してきたが、地球からの距離が大きくなった(3億920万km)こととアンテナ方位の問題から1965年10月1日 22:05:07 UT に一時的に信号を捕捉できなくなった。