La sonde a été lancé le 3 janvier 1999. Elle arrivera à hauteur de Mars en décembre 1999. Comme Pathfinder, le lander plongera directement dans l'atmosphère. Toutefois, étant plus petit, le lander n'utilisera toutefois pas des coussins gonflables, mais plutôt un système de navigation de bord et des rétrofusées pour se poser en douceur sur la surface. Le 3 décembre 1999, toute tentative de liaison avec la sonde a échoué. Elle a été perdue.

Déroulement de l'opération:

Dix minutes avant de se poser, le lander éjectera les deux microsondes Deep Space 2. Celles-ci recueilleront des données sur l'atmosphère avant de s'écraser à la vitesse de 700 km/h et de pénétrer dans le sol. Les microsondes testeront la possibilité que de simples petites sondes puissent éventuellement transporter facilement des instruments de récolte d'échantillons ou d'observation des phénomènes météo et sismiques.

L'un des principaux instruments des Deep Space recueillera une parcelle de sol qui servira à détecter la présence éventuelle de vapeur d'eau.

Tous les instruments à son bord font partie de l'ensemble scientifique "Mars Volatiles and Climate Surveyor". Il comprend un bras robotique qui tentera de trouver des traces d'eau et de dioxyde de carbone dans des échantillons du sol; une station météorologique qui mesurera quotidiennement la vitesse du vent, la température et la pression et elle cherchera des traces de vapeur d'eau

Le lander devrait opérer à la surface martienne entre 60 et 90 jours, soit durant l'été dans l'hémisphère sud. La mission se poursuivra en fait jusqu'à ce que l'engin ne puisse plus tolérer le froid et les longues nuits martiennes ainsi que le retour du gel saisonnier au pôle sud.