Mars Global Surveyor, une sonde américaine de 1 050 kilogrammes avec ses réservoirs pleins, fut lancée le 7 novembre 1996 à partir de la base du Cap Canaveral en Floride. Elle effectua un voyage de près de 750 millions de kilomètres en 300 jours.
Les opérations de cartographies de la planète Mars commencèrent le 3 mars 1999 après plusieurs manoeuvres pour se placer en orbite, et durèrent une année martienne complète, c’est-à-dire l’équivalent de deux années terrestres.
La sonde effectuait un tour complet autour de Mars toutes les 117,65 minutes à une altitude moyenne de 378 kilomètres. L’altitude fut choisie afin de rendre l’orbite synchrone avec le Soleil de telle façon que toutes les images prises par la sonde d’une même partie de la surface de Mars, mais à des dates différentes, soient prises avec des conditions d’illuminations identiques. À chaque tour d’orbite, la sonde se déplaçait de 28,62° vers l’est à cause de la rotation de Mars. Après 88 orbites, la sonde se retrouvait approximativement au même endroit au-dessus de la surface mais décalé de 59km vers l’est, ce qui permettait de recouvrir uniformément toute la surface de la planète.
Le 31 janvier 2001, la sonde termina sa mission principale. La NASA approuva une extension de la mission. Mars Global Surveyor continua à envoyer des données, notamment grâce à sa caméra MOC (en anglais Mars Orbiter Camera). En outre, la sonde servit de satellite de communication pour relayer les données provenant de missions plus récentes. En effet, le 30 mars 2004, la sonde photographia les traces de roues du rover Spirit, au Sol 85 de sa mission.
En avril 2005, Mars Global Surveyor devint le premier orbiteur martien à prendre des clichés d’autres vaisseaux en orbite autour de la planète rouge. Il réussit à prendre des photographies de la sonde américaine Mars Odyssey et de l’orbiteur européen Mars Express.
Depuis le 9 novembre 2006, Mars Global Surveyor ne répond plus.
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