Заказчиком аппарата выступило Европейское космическое агентство. Его целью было — достичь орбиты Марса и сесть на его поверхность для изучения поверхности.
На борту имеется камера, позволяющая делать снимки поверхности Марса с разрешением 10 метров, спектрометр OMEGA для геологических исследований, радар MARSIS для зондирования ионосферы и глубинных слоёв марсианской поверхности. Кроме того имеются ультрафиолетовый и инфракрасный спектрометры (для исследования атмосферы), а также другое научное оборудование. Часть приборов на «Марс-экспрессе» - российского происхождения, созданные и поставленными на космический «странник» Институтом космических исследований РАН.
С помощью них специалисты получили возможность получить данные о структуре атмосферы Марса до высот 100—150 километров. Кроме того, «Марс-экспресс» впервые впервые обнаружил водяной лёд в южной полярной шапке красной планеты. Проведен также «разбор» минералогического строения почвы. Только благодаря ему ученые поняли, что возможности обрести свою атмосферу, пригодную для жизни, у Марса нет, - в почве не было обнаружено запасов СО2 — необходимых для образования более плотного «одеяла», которое сделало бы климат на Марсе более комфортным. Но в то же время «Марс-экспресс» обнаружил в атмосфере Красной планеты метан, что говорит о том, что там все-таки есть или, по крайне мере была жизнь.
Аппарат «Марс-экспресс» еще работает. Ученые из ИКИ РАН, которые отмечают 10-летие его «трудовой деятельности» как важное событие в научной жизни, считают, что без него не появилось бы нового проекта «Экзо-Марс» (ЕКА и Роскосмос наметили запуск нового аппарата на 2015 год), ставшего логическим продолжением прежней успешной миссии.