Ez volt az első olyan ember alkotta űreszköz, ami egy másik bolygó keringési pályáját elérve végzett kutatómunkát.
1971. november 14-e fontos mérföldkő volt nem csak az Egyesült Államok, de az egész világ űrkutatásában: a Mariner-9 űrszonda sikeresen Mars körüli pályára állt, ami egy másik bolygó körüli első keringések megtételét jelentette.
Bár a Vörös bolygó mellett már több űrszonda is elhaladt a Mariner-9 előtt, de azok csak néhány felvételt küldtek vissza a Földre a felszínen található kráterekről, így a tudósok sokáig azt hitték, hogy a Mars úgy nézhet ki, mint a Hold. A Mariner-9 későbbi fotói azonban minden képzeletet felülmúltak.
Az űrszondát 1971. május 30-án indították Cape Canaveral-ből, és 5,5 hónap alatt el is ért a Marshoz. Az USA és a Szovjetunió között természetesen itt is verseny zajlott, hogy melyikük lesz képes először arra a bravúrra, hogy egy másik bolygó körüli pályára állít egy szondát. Ez végül az amerikaiaknak sikerült, mivel a szovjet Marsz-2 és Marsz-3 (melyeket 1971. május 19-én és 28-án indítottak) csak hetekkel a Mariner-9 után álltak pályára.
A sikeres művelet után nem igazán volt szerencséje a tudósoknak, ugyanis több hónapon keresztül heves és összetett porviharok gátolták az űrszondát a felszínről való felvételek készítésében. Végül az 1972. október 27-ig, tehát közel egy évig tartó keringés során összesen 7329 fotót továbbított a Mariner-9, melyek felbecsülhetetlen értékkel bírtak a kutatók számára.
Működése során a szonda a Mars felszínének 85%-át volt képes feltérképezni, alig 1500 km-es magasságból. Ehhez hat fő műszert használt:
- Ultraibolya spektrométer (UVS)
- Infravörös interferométer és spektrométer (IRIS)
- Doppler-jelenség alapján működő mérőműszer
- S-sávban működő rádióhullám-továbbító, mely akár a Mars takarásában is képes volt kommunikációra
- Infravörös radiométer (IRR)
- Továbbfejlesztett képalkotó berendezés, mely a Mariner-6 és 7 elhaladásához képest fele akkora magasságból készített felvételeket, 98 méter/pixeles felbontásban
A Mariner-9-nek köszönhetően a kutatók pontosabb képet kaphattak a Mars atmoszférájáról és felszíni sokszínűségéről is. Az űrszonda fotózta le elsőként a Naprendszer legmagasabb vulkánját, az Olympus Mons-t, ősi folyómedreket, kanyonokat, bizonyítékot talált a marsi szelek felszíni eróziós tevékenységére. Eredményei nagyban hozzájárultak a későbbi Viking-program tervezéséhez és megalkotásához.
