Mars Reconnaissance Orbiter (MRO) va fi lansată în August 2005 de un vehicul de lansare Atlas V 401 de la stația Forțelor Aeriene Cape Canaveral, SUA. Acesta va livra pe orbita Marte o sarcină utilă pentru a efectua observații științifice de teledetecție, pentru a identifica și caracteriza site-urile pentru viitorii landeri și pentru a oferi capacități critice de telecomunicații/releu de navigație pentru misiunile de urmărire. Misiunea este concepută pentru a oferi observații globale, regionale și direcționate de la o orbită mică de 255 km pe 320 km pe Marte, cu un timp solar mediu local de 3:00 PM (nod ascendent). În timpul fazei științifice primare de un an marțian (687 de zile ale Pământului), orbitatorul va achiziționa imagini vizuale și în infraroșu apropiat de înaltă rezoluție a suprafeței planetei, va monitoriza vremea și clima atmosferică și va căuta în scoarța superioară dovezi ale apei. După finalizarea acestei faze științifice, orbiterul va oferi suport pentru telecomunicații pentru navele spațiale lansate pe Marte în oportunitățile din 2007 și 2009. Misiunea principală se încheie la 31 decembrie 2010, la aproximativ 5,5 ani de la lansare.