| α粒子激发X-射线谱仪（Alpha Proton X-ray Spectrometer, APXS） | 火星探路者（MPF, 1997）、火星探测漫游者（MER, 2004）、火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 精确测定岩石和土壤的元素组成 |
| 大气结构仪器/气象包（Atmospheric Structure Instrument and Meteorology Package, ASI/MET） | 火星探路者（MPF, 1997） | 获取着陆器降落和着陆之后的火星大气信息，重建表面之上超过100 km的大气密度、温度和气压廓线 |
| 热辐射光谱仪（Thermal Emission Spectrometer, TES） | 火星全球勘测者（MGS, 1997） | 通过测定可见光和红外光谱，研究火星表面矿物 |
| 火星轨道激光高度计（Mars Orbiter Laser Altimeter, MOLA） | 火星全球勘测者（MGS, 1997） | 制作表面高程图，精度在30 m内 |
| 火星轨道相机（Mars Orbiter Camera, MOC） | 火星全球勘测者（MGS, 1997） | 广角镜头用于制作日天气卫星图，显示地表特征和云，分辨率为7.5 km；窄角镜头分辨率为2~3 m |
| 磁强计电子反射计（Magnetometer/Electron Reflectomete, MER） | 火星全球勘测者（MGS, 1997） | 探寻磁场的存在与强度，以及古磁场的残余 |
| 热辐射成像系统（Thermal Emission Imaging System, THEMIS） | 火星奥德赛2001 | 通过测定可见光和红外光波，研究火星表面矿物 |
| 火星辐射环境试验仪（Martian Radiation Environment Experiment, MARIE） | 火星奥德赛2001 | 研究飞往火星途中和火星轨道的辐射环境 |
| γ射线谱仪（Gamma Ray Spectrometer, GRS） | 火星奥德赛2001 | 通过探测表面发射的γ射线和中子，测定火星表面的元素组成 |
| 高分辨率立体彩色相机（High Resolution Stereo Camera, HRSC） | 火星快车（2003） | 火星表面成像 |
| 红外矿物成像光谱仪（Observatoire pour la Minéralogie, l'Eau, les Glaces et l'Activité（Visible and Infrared Mineralogical Mapping Spectrometer, OMEGA） | 火星快车（2003） | 探测火星表面组成和演化过程 |
| 行星傅立叶光谱仪（Planetary Fourier Spectrometer, PFS） | 火星快车（2003） | 探测火星大气组成 |
| 火星大气特征探测光谱仪（Spectroscopy for Investigation of Characteristics of the Atmosphere of Mars, SPICAM） | 火星快车（2003） | 研究火星大气组成与循环 |
| 火星地下电离层雷达（Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding, MARSIS） | 火星快车（2003） | 探测火星地下水 |
| 空间等离子体高能原子分析仪（Analyzer of Space Plasmas and Energetic Atoms, ASPERA） | 火星快车（2003） | 探测太阳风如何剥蚀火星大气 |
| 无线电科学实验系统（Mars Radio Science, MaRS） | 火星快车（2003） | 探测内部结构、大气和环境 |
| 全景相机（Panoramic Camera, PANCAM） | 火星探测漫游者（MER, 2004） | 全彩色成像，岩石和大气光谱分析，1 028像素×1 028像素，原点全景照片24帧×4帧 |
| 微型热辐射光谱仪（Miniature Thermal Emission Spectrometer, Mini-TES） | 火星探测漫游者（MER, 2004） | 通过167种颜色测量红外线辐射的亮度 |
| 穆斯堡尔谱仪[Moessbauer（MB） Spectrometer] | 火星探测漫游者（MER, 2004） | 精确测定含铁矿物的组成与丰度，表层物质的磁性特征 |
| 显微成像器（Microscopic Imager, MI） | 火星探测漫游者（MER, 2004） | 拍摄岩石和土壤的特显黑白照片，获取岩石细微特征信息 |
| 高分辨率成像科学实验（High Resolution Imaging Science Experiment, HiRISE） | 火星勘测轨道器（MRO, 2006） | 可见光成像，扫描带宽6 km，空间分辨率0.30 m，彩色立体相对高度分辨率为0.25 m |
| 小型火星勘测成像光谱仪（Compact Reconnaissance Imaging Spectrometer for Mars, CRISM） | 火星勘测轨道器（MRO, 2006） | 可见光和红外线彩色成像，探测重要矿物，分辨率可达18 m，全球成像分辨率100~200 m |
| 背景相机（Context Camera, CTX） | 火星勘测轨道器（MRO, 2006） | 可见光成像，扫描带宽30 km，分辨率6 m |
| 火星彩色成像仪（Mars Color Imager, MARCI） | 火星勘测轨道器（MRO, 2006） | 可见光和红外线成像，全视野覆盖，空间分辨率1~10 km可选 |
| 火星气候探测仪（Mars Climate Sounder, MCS） | 火星勘测轨道器（MRO, 2006） | 水平和垂直探测大气分层结构，分辨率5 km，探测高度80 km |
| 浅层地下雷达（Shallow Subsurface Radar, SHARAD） | 火星勘测轨道器（MRO, 2006） | 探测深度1 km，可辨别不同组成和物理状态（如液态水）的地层，地层分辨率可达10 m |
| 机械臂相机（Robotic Arm Camera, RAC） | 凤凰号（2008） | 拍摄4个方面的全彩色特显照片，即火星表面、土壤和水冰样品、采样铲中的样品、探沟侧壁底层与构造 |
| 表面立体成像仪（Surface Stereoscopic Imager, SSI） | 凤凰号（2008） | 拍摄火星北极的全彩色全景高分辨率立体照片 |
| 热逸出气体分析仪（Thermal and Evolved Gas Analyzer, TEGA） | 凤凰号（2008） | 高温炉和质谱仪的组合，分析火星冰和土壤样品 |
| 显微术电化学与传导分析仪（Microscopy, Electrochemistry, and Conductivity Analyzer, MECA） | 凤凰号（2008） | 测定酸度、盐度和组成等重要土壤性质 |
| 气象站（Meteorological Station, MET） | 凤凰号（2008） | 记录火星北部平原区日天气情况 |
| 桅杆相机（Mast Camera, Mastcam） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 两台功能互补的高像素彩色相机，显示火星车周围的细微特征，其中Mastcam100长焦镜头分辨率为1 600像素×1 200像素，Mastcam 34镜头在2 m处的分辨率为450 µm |
| 火星机械臂透镜成像仪（Mars Hand Lens Imager, MAHLI） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 全彩色可调焦相机，在距目标物最近处（21 mm），拍摄的照片分辨率达14 µm，视野22 mm×17mm |
| 火星降落成像仪（Mars Descent Imager, MARDI） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012），凤凰号（2008） | 拍摄火星车落地前最后几分钟表面的视频，每秒4帧，分辨率1 600像素×1 200像素 |
| 化学相机（Chemistry and Camera, ChemCam） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 应用激光诱导击穿光谱技术，确定岩石和土壤的组成，包括水 |
| 化学与矿物实验仪（Chemistry and Mineralogy, CheMin） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 应用X射线衍射法，分析岩石和土壤粉末样品 |
| 火星样品分析仪（Sample Analysis at Mars, SAM） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 探测微弱的有机物痕迹，并分辨其种类，提供生命和过去环境信息 |
| 火星车环境监测站（Rover Environmental Monitoring Station, REMS） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 记录火星天气日变化和季节变化信息，包括风速、风向、气压、相对湿度、气温、表面温度和紫外线 |
| 辐射评估探测器（Radiation Assessment Detector, RAD） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 监测来自太阳、远超新星和其他物体的高能原子和亚原子，评估生命存在的条件。 |
| 中子反照率动态探测器（Dynamic Albedo of Neutrons, DAN） | 火星科学实验室：好奇号（MSL， 2012） | 探测火星车运行路径上的浅层（0.5 m）地下矿物中的水 |
| 太阳高能粒子仪（Solar Energetic Particle, SEP） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 测定太阳风暴、耀斑和日冕物质喷射释放的高能氢和氦离子 |
| 太阳风粒子分析仪（Solar Wind Ion Analyzer, SWIA） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 测量未受扰动的星际介质以及进入火星大气环境时太阳风离子的密度、温度和速度 |
| 超热与热离子组分探测装置（SupraThermal and Thermal Ion Composition, STATIC） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 测量火星上层大气高能离子的组成和速度 |
| 郎缪尔探针与波敏感器（Langmuir Probe and Waves, LPW） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 包括郎缪尔探针与波传感器和另外一个测量来自太阳的极强紫外线传感器，测量电离层电子的温度 |
| 太阳风电子分析仪（Solar Wind Electron Analyzer, SWEA） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 测量具有中程能量电子的能量与角分布 |
| 磁强计（Magnetometer, MAG） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 提供探测器穿行太阳风、电离层的磁环境，或磁化地壳区域的磁场环境信息 |
| 中性气体离子质谱仪（Neutral Gas and Ion Mass Spectrometer, NGIMS） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 测量火星上层大气中性气体和热离子的组成，并根据电荷和同位素质量进行分选 |
| 紫外光谱成像仪（Imaging UltraViolet Spectrograph, IUVS） | 梅文号（MAVEN, 2013） | 应用紫外线测量火星上层大气的组成和氢原子逃逸火星的速度 |
| 天底/掩星火星探测光谱仪（Nadir and Occultation for MArs Discovery, NOMAD） | 火星生物学探测计划2016（ExoMars 2016） | 监测大气组成与温度的季节变化 |
| 大气化学探测包（Atmospheric Chemistry Suite, ACS） | 火星生物学探测计划2016（ExoMars 2016） | 探测大气痕量气体的详细清单 |
| 彩色表面立体相机（Colour and Stereo Surface Imaging System, CaSSIS） | 火星生物学探测计划2016（ExoMars 2016） | 与痕量气体源有关的火星表面特征成像与表征 |
| 高分辨率超热中子探测器（Fine Resolution Epithermal Neutron Detector, FREND） | 火星生物学探测计划2016（ExoMars 2016） | 探测深达1 m的地下氢，从而推测浅层地下伏水冰的存在 |
| 内部结构地震实验仪（Seismic Experiment for Interior Structure, SEIS） | 洞察号（InSight, 2018） | 测量火星内部活动引起的震动，从而认识地壳、地幔和地核的特征 |
| 热流和物理特性包（Heat Flow and Physical Properties Package, HP3） | 洞察号（InSight, 2018） | 测量火星温度，从而得知有多少热量从火星深部流出 |
| 自转和内部结构实验仪（Rotation and Interior Structure Experiment, RISE） | 洞察号（InSight, 2018） | 测量火星北极受太阳推拉在其轨道上的晃动，从而推测火星金属核的大小和组成 |