Les principaux objectifs sont donc de :

déterminer si la vie a pu exister sur la planète Mars,
caractériser son climat,
caractériser sa géologie,
préparer l'exploration humaine de Mars.

Pour mener à bien cette mission, un rover équipé d'instruments scientifiques sera posé sur Mars. Les instruments ont été choisis suite à un appel d'offre international :

2 instruments dont les Principaux Investigateurs sont européens (Allemagne et Espagne),
1 instrument dont le Principal Investigateur est russe,
7 instruments dont les Principaux Investigateurs sont américains, dont 2 instruments avec Co-Principal Investigateur français.

Les contributions instrumentales françaises à la mission concerne :

l'instrument CHEMCAM (CHEMistry CAMera) qui analysera par spectrométrie la lumière d'un plasma issu d'un tir laser (jusqu'à 9 m de distance) sur des roches martiennes. L'IRAP (ex-CESR) fournira le sous-ensemble installé sur le mât du rover (CHEMCAM-MU : Mast Unit) constitué d'un laser, un télescope, d'une caméra et de l'électronique associée.

la suite instrumentale SAM (Sample Analysis at Mars) qui réalisera des analyses minérales et atmosphériques pour détecter une large gamme de composés organiques issus de l'atmosphère et du sol, de gaz de constitution des minéraux, et rechercher les isotopes du carbone et des autres atomes ainsi détectés, ainsi que des isotopes des gaz rares. Le LATMOS (ex-Service d'Aéronomie) fournira un des trois instruments de la suite SAM, le chromatographe en phase gazeuse (SAM-GC : Gas Chromatograph).

Le CNES assure, pour le compte de l'ensemble des partenaires nationaux (laboratoires), la maîtrise d'ouvrage de la contribution instrumentale française à MSL.