L'objectif principal de THEMIS est de déterminer sans ambiguïté le lieu de déclenchement et la nature du processus macroscopique (reconnection ou interruption de courant) responsable des sous-orages, d'en étudier les relations de causalité et d'en caractériser la propagation et les couplages. A l'aide de moyens sols, il s'agira aussi de caractériser le couplage ionosphère/magnétosphère. Les objectifs secondaires sont centrés sur l'étude des ceintures de radiations, de la magnétopause et des couches frontières.

Chaque satellite THEMIS sera équipé de cinq instruments, qui sont :

FGM (FluxGate Magnetometer = magnétomètre à entrefer).
EFI (Electric Field Instruments = instruments de champ électrique).
ESA (ElectroStatic Analyzer = analyseur électrostatique).
SCM (Search Coil Magnetometer = magnétomètre à bobine d'exploration).
SST (Solid State Telescopes = télescopes à semi-conducteurs).

Deux laboratoires français participent à cette mission : le CETP et le CESR. Le CETP fournit les antennes magnétiques et les structures tri-axes (fabriquées par GDTech). Les préamplificateurs associés sont fabriqués en France (par la société 3D+). Le CETP assure aussi la définition, le contrôle technique, la recette, et l'intégration sur support de ces préamplificateurs. Le CETP participe également aux intégrations, et fournit un "sniffer" pour mesurer la pollution électromagnétique des autres expériences et des systèmes satellite. Le CESR est co-proposant ; il participe à la définition de la mission et participera à l'analyse et à l'interprétation de l'ensemble des données.

Les cinq satellites THEMIS ont été lancés par un lanceur DELTA II depuis Cape Canaveral, USA, le 16 février 2007. Position des satellites en orbite :