奧德賽火星探測器于2001年4月7日發射升空，是美國宇航局繼火星氣候衛星和火星極地着陸器之後的第三個太空探測器，并于當年10月進入軌道，自2002年2月以來一直在火星上工作，使其成為迄今為止服役時間最長的火星探測器。2008年，華盛頓大學校友鄭成功營運了美國奧德賽火星探測器，這是第一個用中文拍攝的高清火星。
奧德賽是繼火星氣候衛星和火星極地着陸器之後的第三個太空探測器，兩者都未能按計劃完成任務。
"奧德賽"以美國未來學家和科幻小說大師克拉克的名字命名，隻有一輛汽車那麼大。克拉克成功地預測了許多人類的科技成就，例如使用衛星進行通信。
盡管之前的火星探測為科學家提供了豐富的資訊，但科學家們尚未完全弄清楚火星的構成。是以，奧德賽探測器攜帶了三種科學儀器，包括熱成像系統，伽馬射線光譜儀和火星輻射環境測試儀，科學家将通過這些儀器了解火星表面的組成及其輻射環境。
熱三重成像系統将以高分辨率繪制火星的地理圖，幫助科學家更好地了解火星礦物學與火星地形之間的聯系。
伽馬射線光譜儀就像科學家探索火星表面的鐵鍬一樣，讓科學家有機會看到火星的子幸存者。光譜儀将确定包括氫在内的各種元素的含量。由于氫氣最有可能存在于冷凍水中，是以預計光譜儀将檢測到火星表面當機水的痕迹。這是科學家首次為火星探測器配備儀器來檢測地表水和礦物質成分。
俄羅斯開發的中子探測器"火星輻射環境實驗者"（Mars Radiation Environment Experimenter）将首次測量火星表面的輻射水準，提供有關宇航員登陸火星時可能面臨的可能危害的資訊。測試儀将分别在火星軌道和火星表面收集資料。