A misszió összköltsége 5 milliárd rubel (36,8 milliárd forint), a vállalkozás végső célja, hogy alig 200 grammnyi talaj- és kőzetminta eljusson a Földre. A szonda fedélzetén egy körülbelül 50 kilogrammos műszercsomagban húsz nemzetközi berendezés kapott helyet. Az űreszköz két fő egységből áll. Ez a 115 kilogrammos kínai keringőegység, a Jinghuo 1, valamint a kínai szondát a Marshoz juttató orosz Fobosz-Grunt.  

A tizenkét tonnás űreszköz 11 hónapos utazást követően érkezik a Marshoz. A Jinghuo 1 és a Fobosz-Grunt egyaránt a bolygó körüli pályára áll, míg a kínai szonda a Mars légkörét tanulmányozza, a Fobosz-Grunt alkalmas leszállóhelyet keres néhány hónapon át a Phobosz felszínén. A leszállás idejét akkor állapítják meg, amikor az űrszonda már pályára áll, a feltételezések szerint ez valamikor 2013 februárjában lesz. 

A leszállóegység a tervek szerint egy hetet tartózkodna a Phoboszon, ezalatt robotkeze begyűjti a mintákat egy konténerbe. A mintagyűjtés befejeztével begyújtják a szonda tetején elhelyezkedő visszatérő egység rakétáit. A visszatérő egység 2014 augusztusában érkezne meg a Földre. Ez az első eset, amikor megkísérelnek anyagmintákat gyűjteni a Mars térségében. A tudósok reményei szerint a minták laboratóriumi vizsgálatával a Phobosz, a Mars, sőt az egész Naprendszer eredetére, fejlődésére vonatkozó fontos tudományos információ nyerhető. 

A Fobosz-Grunt küldetésének azonban van egy másik érdekessége, az űrszonda fedélzetén ugyanis az amerikai Planetary Societyvel közösen végrehajtott LIFE (Living Interplanetary Flight Experiment) kísérlet keretében különböző nagy tűrőképességű földi élőlények (például a Szibéria talajából vett mikoorganizmusok) fognak utazni, majd a Földre visszatérni. A kísérlet célja, hogy kiderüljön, milyen mértékben roncsolja a sejteket a kozmikus sugárzás egy hosszú távú űrutazás során.