Le principal objectif de la mission consiste à sonder le sol, le sous-sol et l’atmosphère de Mars pour tenter d’y détecter de l’eau, préalable essentiel à toute forme de vie au sens où nous l’entendons. Les sept instruments de Mars Express permettent aux chercheurs d’analyser la composition de l’atmosphère martienne, ainsi que sa dynamique, et recueillent des données sur la composition minéralogique du sol et du sous-sol jusqu’à une profondeur de plusieurs kilomètres. Dès janvier 2004, la caméra embarquée HRSC (high resolution stereo camera) a transmis les premières photos 3D, en couleur, de la surface de notre planète voisine. Spectaculaires, ces images offraient une résolution sans précédent. Les données transmises ont, par ailleurs, permis de confirmer la présence d’eau et de dioxyde de carbone à l’état glacé au-dessus de la calotte polaire australe de Mars.
L’atterrisseur Beagle 2, après avoir été largué correctement par la sonde avant l’injection de celle-ci sur son orbite définitive, n’a malheureusement donné aucun signe de vie depuis, en dépit des très nombreuses tentatives d’établir une liaison radio.
La durée nominale de la mission était initialement fixée à un minimum d'une année martienne, soit 687 jours terrestres. Une extension de mission, soumise à révision en 2012, a été accordée la prolongeant jusqu'au 31 décembre 2014.
Le 26 janvier 2010, Mars Express a effectué sa 7777ème révolution autour de la planète rouge. Le point le plus bas de sa trajectoire autour de Mars se déplace régulièrement, ce qui permet aux instruments de Mars Express de sonder la totalité de la surface de Mars, sous des angles différents. Les données ainsi recueillies sont stockées à bord de Mars Express et progressivement retransmises vers la Terre. 2010 a également été marquée par une série de survols de la lune Phobos, dont une approche à tout juste 50 kilomètres.
Astrium est au cœur de la mission Mars Express. L’ESA avait confié la maîtrise d’œuvre pour la conception et la réalisation de l’orbiteur à Astrium France, Astrium Allemagne étant responsable de la caméra stéréoscopique à haute résolution (HRSC) et Astrium UK du système de propulsion ainsi que du pilotage du consortium industriel chargé de la réalisation de l’atterrisseur Beagle 2. Astrium France a fourni les protections thermiques avant et arrière pour l’atterrisseur. La société est par ailleurs le principal actionnaire de Starsem, l’opérateur franco-russe de la fusée Soyouz-Fregat, utilisée pour le lancement de la mission.
