Les objectifs scientifiques de JASON-1 sont :

Océanographie & prévisions océaniques : Les océans et leurs variations sont au cœur de la mission de Jason-1. Son orbite - identique à celle de Topex/Poséidon - a été choisie de façon à survoler 90% des océans non gelés en 10 jours. La livraison des données en temps réel rend possible, de plus, la mise en place de services de bulletins océaniques comparables à ce qui existe en météorologie.
Climatologie & prévisions climatiques : L'altimétrie apporte des informations essentielles à l'étude du climat et à sa prévision, en particulier dans le cas de phénomènes comme El Niño. La mesure du niveau moyen au millimètre près fournie par Jason-1 est un des éléments permettant de surveiller les changements climatiques.
Météorologie marine : Jason-1 délivre des données d'état de mer (hauteur des vagues, vitesse du vent) dans un délai de trois heures. Ceci permet de mieux comprendre, et de mieux prévoir, les phénomènes météorologiques au dessus des océans.
Géophysique : Le niveau des océans subit l'influence du champ de gravité de la Terre. La mesure de la topographie de la surface des océans permet donc d'observer la tectonique des plaques, le relief des fonds, les mouvements du manteau terrestre,... En outre, les données altimétriques sont utilisées pour étudier les glaces, les lacs et les fleuves, voire les reliefs des zones désertiques.

Pour remplir ces objectifs scientifiques, la charge utile est constituée des sous-systèmes suivants :

Altimètre Poseidon-2 : Poséidon-2 est l'instrument principal de la mission. C'est un radar altimètre qui émet des ondes à deux fréquences différentes (13.6 et 5.3 GHz, pour permettre la détermination du contenu en électrons de l'atmosphère) et analyse le signal réfléchi par la surface. Le temps de trajet aller-retour de l'onde est estimé très précisément afin de calculer la distance satellite - surface, moyennant quelques corrections (contribution CNES).
Radiomètres JMR (Jason-1 Microwave Radiometer) : Cet instrument collecte le rayonnement émis par la surface à trois fréquences différentes (18, 21, et 37 GHz). Le but est de déterminer le contenu en vapeur d'eau et en eau liquide de l'atmosphère, en combinant les mesures prises à chacune de ces fréquences. Une fois connu ce contenu en eau, on en déduit la correction à appliquer à la mesure altimétrique, l'onde radar de l'altimètre étant ralentie par cette eau atmosphérique (Contribution Nasa).
DORIS (localisation par effet Doppler) : Ce système s'appuie sur un réseau de balises au sol (environ 60 sur tout le globe) qui émettent à deux fréquences en direction du satellite équipé d'un récepteur. Le mouvement relatif du satellite par rapport au sol provoque un décalage en fréquence (effet Doppler-Fizeau), analysé pour en déduire la vitesse relative de ce satellite. Ces données sont intégrées dans des modèles d'orbitographie, pour connaître en permanence la position précise (à 3 cm près) du satellite sur son orbite (Contribution Cnes).
TRSR (Turbo Rogue Space Receiver, localisation par GPS) : Comme sur Terre, la localisation GPS d'un satellite se fait par triangulation. L'objet étant repéré par au moins trois satellites GPS, on en déduit sa position exacte à un instant donné. Une fois intégrées dans un modèle d'orbitographie, ces données permettent de restituer en continu la trajectoire du satellite (Contribution Nasa).
LRA (Laser Retroreflector Array, localisation par laser) : C'est un ensemble de miroirs destinés à réfléchir des tirs laser effectués depuis le sol. L'analyse du temps mis par le rayonnement laser pour faire le trajet aller-retour permet de localiser le satellite sur son orbite (Contribution Nasa).

JASON-1 vole sur la même orbite que TOPEX/POSEIDON pour assurer la continuité et une inter-comparaison optimale des observations à long terme. Le traitement des données est intégré au segment sol "SALP" (Système d'Altimétrie et de Localisation Précise) du Cnes, qui opére déjà les missions altimétriques TOPEX/POSEIDON, ENVISAT et GFO, dont les données sont distribuées sur le site web AVISO.