The Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) laukaistaan elokuussa 2005 Atlas V 401 expendable-kantoraketilla Cape Canaveral Air Force Stationista Yhdysvalloista. Se toimittaa Marsin kiertoradalle hyötykuorman, jolla voidaan tehdä kaukokartoitushavaintoja, tunnistaa ja luonnehtia kohteita tulevia laskeutujia varten sekä tarjota kriittinen tietoliikenne-/navigointirelekyky jatkolentoja varten. Lennon tarkoituksena on tarjota maailmanlaajuista, alueellista kartoitusta ja kohdennettuja havaintoja matalalta 255 km x 320 km Marsin kiertoradalta kello 15.00 paikallista aurinkoaikaa (nouseva solmu) käyttäen. Yhden Marsin vuoden (687 Maan päivää) primaaritieteellisen vaiheen aikana kiertorata hankkii visuaalisia ja lähi-infrapuna-korkearesoluutioisia kuvia planeetan pinnasta, seuraa ilmakehän säätä ja ilmastoa ja etsii todisteita vedestä ylemmästä kuoresta. Tämän tiedevaiheen päätyttyä orbiter tarjoaa tietoliikennetukea Marsiin vuosina 2007 ja 2009 laukaistuille avaruusaluksille. Ensisijainen tehtävä päättyy 31. joulukuuta 2010, noin 5,5 vuotta laukaisun jälkeen.