Спутник MRO включает в себя научные приборы в количестве шести штук, ретрансляционный комплекс, а также две экспериментальные полезные нагрузки. Главный составляющий прибор спутника это камера высокого разрешения. Для передачи одного кадра с данной камеры на Землю требуется от 4 до 48 часов, на это влияет расстояние и степень сжатия. Съемка необходимых объектов на планете с разных мест позволяет создать трехмерное изображение.
С помощью данной уникальной камерой изучаются все необходимые места, где происходит посадка спутника и вся дорога, по которой происходит движение марсоходов. Кроме этого планируется исследовать структуры отложений и рельефа, на который повлияли климатические и геологические процессы. Также не остаются без внимания и камни, которые расположены на дне сухих русел, и отложения, которые необходимо измерить очень точно. Эти исследования необходимы для изучения периодов климатических циклов. Не останутся без внимания песчаные дюна, овраги. Все эти исследования планировалось проводить при помощи данного спутника и его аппаратуры. Спутник по планам должен создать и передать около 1000 снимков большого разрешения и примерно 9000 детальных снимков.
Также в состав спутника входит небольшой видовой спектрометр, с помощью которого можно найти минералы, которые происходят благодаря воде, а именно глина, карбонаты и соли. Данный прибор может самостоятельно наводиться на необходимую цель.
С помощью уникального пространственного разрешения можно обнаружить отложения горячего источника, места высохшего водоема. Также можно будет выяснить сезонные изменения, а также наличие и количество ледяных и пылевых частиц.
В состав спутника входит метеозонд, который должен изучать вертикальные вариации температуры, наличие водяного пара, пыли и льда в атмосфере. Чтобы определить данные показатели будет происходить зондирование атмосферы не только в вертикальном направлении, но и в горизонтальном направлении. Большое внимание отводится полярным районам, где можно определить объем выделенного углекислого газа.
При помощи цветной камеры каждый день будет осуществляться съемка планеты Марс, что позволяет контролировать погодные условия планеты, возможно, определить состав облаков, следить за изменениями сезонов и заниматься изучением вариации озона в окружающей атмосфере.
С помощью радиолокатора исследуется верхний слой поверхности Марса.
