Миссия «Марс 2020» направлена на решение первоочередных научных задач по исследованию Марса, включая ключевые вопросы о возможности жизни на Марсе. Миссия делает следующий шаг, не только ища признаки обитаемых условий на Марсе в древнем прошлом, но и ищет признаки прошлой микробной жизни.
В марсоходе Mars 2020 будет установлен бур, который может собирать образцы керна наиболее перспективных пород и почв и откладывать их в «тайник» на поверхности Марса. Будущая миссия потенциально может вернуть эти образцы на Землю. Это помогло бы ученым изучать образцы в лабораториях со специальным оборудованием размером с комнату, которое было бы слишком большим, чтобы доставить его на Марс. Миссия также предоставляет возможности для сбора знаний и демонстрации технологий, которые решают задачи будущих экспедиций на Марс.
К ним относятся испытания метода получения кислорода из марсианской атмосферы, выявление других ресурсов (таких как подземные воды), совершенствование методов посадки и характеристика погоды, пыли и других потенциальных условий окружающей среды, которые могут повлиять на будущих астронавтов, живущих и работающих на Марсе.
Миссия должна стартовать в июле 2020 года, когда Земля и Марс находятся в оптимальных положениях относительно друг друга для посадки на Марс. То есть в это время требуется меньше энергии, чтобы путешествовать на Марс, по сравнению с другим временем, когда Земля и Марс находятся в разных положениях на своих орбитах. Чтобы максимально снизить затраты и риски для миссии, проект Mars 2020 основан на успешной архитектуре миссии НАСА Mars Science Laboratory, включая его марсоход Curiosity и проверенную систему посадки.