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Le lancement eut lieu le 7 Novembre 1996.
La mission "Mars Global Surveyor" (MGS) fut conçue pour atteindre les objectifs de la mission Mars Observer. Les objectifs scientifiques visaient à prendre des images haute-résolution de la surface, d'étudier la topographie et la gravité, d'étudier le rôle de l'eau et de la poussière à la surface, d'étudier l'atmosphère, la météo, le climat et la composition de la surface de Mars, d'étudier l'existence et l'évolution du champ magnétique martien.
La sonde entra dans l'orbite de Mars le 12 Septembre 1997 après 10 mois de voyage.
Pendant 16 mois, l'orbite se stabilisa à une altitude de 378 km, ce qui permettait de faire le tour de la planète en 7 jours.
La première mission de cartographie commença en Mars 1999. La sonde était "synchrone" avec le soleil, ce qui signifiait que chaque image fut prise avec le soleil à l'azimuth. Des données furent transmisent jusqu'en Avril 2002.
Mars Global Surveyor fut la première sonde à être envoyée vers Mars par la NASA depuis une décennie.
Mars Global Surveyor a effectué 5 recherches principales :
- La Caméra de Mars Orbiter a pris des image haute-résolution du relief de la surface. Elle a égelement pris des images de la planète entière pour permettre des recherches sur les changements dans l'atmosphère et sur la surface.
- Le Spectromètre à Emission Thermale a mesuré le spectre infra-rouge de l'énergie émise par une cible. Cette information a permis d'étudier la composition de la roche, du sol, de la glace, de la poussière atmosphérique et des nuages.
- L'altimètre laser a mesuré le temps nécessaire à un faisceau laser pour atteindre la surface, se réfléchir et revenir. Ce temps permettra de calculer la distance et donc la hauteur de la surface. En combinant ces mesures, les scientifiques ont obtenu une carte topographique de Mars.
- Les mesures de l'effet Doppler des ondes radio envoyées sur Terre ont permis de déterminer avec précision les changement d'orbite, ce qui a permis de calculer le champ magnétique de Mars. Alors que la sonde passait au-dessus des pôles, les signaux radion ont traversé l'atmosphère martienne pour atteindre la Terre. Les effets produits par l'atmosphère sur ces signaux a permis de déterminer les propriétés physiques du champ magnétique.
- Un magnétomètre a été utilisé pour déterminer si Mars possède un champ magnétique et, si oui, sa force et son orientation.
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