Полетом Марс Глобал Сейвейора Америка вернулась на Марс после 20-летнего отсутствия (в течение которого не было вообще ни одного удачного запуска к Марсу). Аппарат запущен 7 ноября 1996 г. ракетой Дельта-7925, достиг Марса 12 сентября 1997 г.

Ради экономии топлива (а следовательно, снижении стоимости прооекта) использована оригинальная схема выхода аппарата на марсианскую орбиту - аэроторможение. По прибытии к Марсу, ракетные двигатели включились, произведя тормозной импульс, достаточный для выхода на сильно вытянутую марсианскую орбиту. Для дальнейшего спуска аппарата на низкую круговую орбиту, использовалось аэроторможение. Орбита была скорректорована так, чтобы ее низшая точка попала в верхние слои марсианской атмосферы (высота 110 - 120 км). На каждом витке аппарат немного замедлялся из-за сопротивления воздуха. Верхняя точка орбиты постепенно снижалась с 56000 км до 450 км.

Конечная орбита имеет среднюю выстоу около 375 км и наклонение перпендикулярно экватору, чтобы иметь возможность снимать всю поверхность планеты. Подробная съемка (картографирование) Марса и есть основная задача миссии.

Станция представляет из себя прямоугольный ящик 1.5 на 1.5 на 3 м с крыльями солнечных батарей 12 м в размахе мощностью 980 ватт. При полной заправке топливом вес аппарата 1060 кг (из них топливо 388 кг, 75 кг - научное оборудование). Скорость приема данных 500 бит в секунду, скорость передачи данных на Землю 85.3 килобит в секунду. Такая разница возникает из-за разных используемых антенн - для передачи на Землю используется узконаправленная тарелка, для приема - антенна с широкой диаграммой, чтобы не потерять контроль над станцией.