NASA Marsi orbiidi missioon alustas augustis 2005. Ajal oma kaks aastat esmase teadus missiooni 2006. aasta novembris alustas MRO viib läbi teaduse uuringud koos kolme eesmärgil loodud vahendite komplekt: üleilmsele kaardistamisele, piirkondlike geodeesia ja kõrge resolutsiooniga suunatud konkreetsete pinnale laigud. Eesmärkide hulka kuuluvad vett Marsil ajalugu õppima, analüüsides mineraalid, jälgida, kui palju tolmu ja vee atmosfääris jaotatakse ja jälgida iga päev maailma ilm.