このミッションは、NASAジェット推進研究所 (JPL) のプロジェクトマネージャ、ピーター・サイジンガーと、コーネル大学の天文学教授である主任研究者スティーブ・スクワイヤーズによって進められた。90日間の初期ミッションでは、ローバーの製作、発射、着陸およびオペレーティングにかかった総費用は8億2000万ドルにのぼる。時刻はUTC（協定世界時）マーズ・エクスプロレーション・ローバーはデルタIIロケットの先端部分に搭載できるように設計されており、宇宙船は複数の部品によって構成される。総重量 - 1,063 kg (2,343 lb)クルーズステージは宇宙船が地球と火星の間を飛行する際に使用される。このクルーズステージはマーズ・パスファインダーとほぼ同様であり、直径約2.65m (8.7feet)、高さ1.6mある。第一構造は太陽電池パネルで覆われた直径約2.65m (8.7feet) のアルミニウム製で、5つに分割された太陽電池パネルは、地球付近で600W、火星で300Wまでの電力を提供する。ヒーター、および多層断熱材は宇宙船に搭載されている機器を常温に保つことができる。またローバー内部には、フライトコンピュータとテレコミュニケーション・ハードウェアの断熱に使用されるフロン系統が搭載されている。クルーズ航空電子工学システムは、太陽センサ、スタースキャナ、ヒーターなどの機器を、フライトコンピュータに接続できるようにする。（バックアップシステムを搭載した）スタースキャナと太陽センサは、宇宙船からの位置と太陽や他の星の位置を分析することによって、宇宙船の方位を知ることができる。例えば約4億8千万km（3億200万マイル）もの旅をする宇宙船は、時々コースから外れることがあり、ナビゲータは検診に伴う最大6回の軌道修正を行なうことになっている。宇宙船を計画された正しい軌道に乗せるためには、機体に搭載された2台のスラスタ集合体（1台につき4つのスラスタを搭載）から推進剤を噴射して、機体を制御する必要がある。推進剤は、軽量でおよそ31kgのヒドラジンがアルミニウムタンクに格納されており、クルーズガイダンスや制御システムと共に宇宙船のコース修正などで使われる。なお宇宙船は、軸点火による機体の速度変更、水平点火による機体の水平移動、パルスモード点火による機体の旋回と、3つの異なるタイプのスラスタ制御により軌道修正を可能にする。宇宙船には、従来の宇宙船にあったSバンド・アンテナよりも、周波数が高く、省電力で小型なXバンド・アンテナが搭載されている。これによって、ナビゲータはクルーズステージにある2つのXバンド・アンテナ（低利得アンテナと中利得アンテナ）にコマンドを送信することができる。低利得アンテナと中利得アンテナは、それぞれ機体内部にあるリングの内側と外側に設置されている。飛行中、宇宙船は2rpmの回転速度で安定化を行ない、常時方位修正されるスピン軸ポインティングはアンテナを地球へ、ソーラーパネルを太陽に常に向けられるようにする。そして宇宙船は地球に隣接している間、低利得アンテナを使用する。ただし低利得アンテナは無指向性であるため、地球へのデータ転送能力は距離が離れるにつれて急速に低下してしまう。その為、地球を離れて火星に接近する際は、宇宙船は強力なビームによって地球へのデータ転送を行なうことのできる中利得アンテナを使用する。ローバーは6輪式で全高 1.5 m (4.9 ft)、全幅 2.3 m (7.5 ft)、全長 1.6 m (5.2 ft)、太陽電池を電源としている。重量は 180 kg (400 lb)、車輪と懸架装置は 35 kg (80 lb) である。ローバーはロッカー・ボギー式の懸架装置に6個の車輪を備える事によって優れた走破性を備えている。この設計はローバー本体の揺動を半減させ、車輪の直径 (250 mm / 10 inches) よりも大きな穴や溝を越える事が可能である。車輪にはクリートがあり、軟らかい砂地を登ったり岩石を越えたりするのに十分なグリップ力をもたらす。個々の車輪にモーターがある。前の2個と後ろの2個は個々の旋回モーターを持つ。これによりその場で旋回が可能である。ローバーはどの方向でも45°の傾斜角までは転倒しない。しかしながらローバーはソフトウェアで設定された"障害回避限界"により、傾斜角が30°を超えないように回避する。ローバーは他の車輪を固定したまま、前輪の一つだけを回転させる事によって地面を掘る事が出来る。車輪の最高速度は平坦地で 50 mm/s (2 in/s) である。調査のため10秒から20秒毎に停止するので、平均速度は 10 mm/s (36 m/h) である。

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