Thời điểm thích hợp phóng khi mà vị trí của Trái đất và sao Hỏa là gần nhất để du hành tới sao Hỏa, mở ra vào ngày 17 tháng 7 năm 2020 và kéo dài đến ngày 15 tháng 8 năm 2020.[59] Tên lửa được phóng vào ngày 30 tháng 7 năm 2020 lúc 11:50 UTC, và hạ cánh xuống sao Hỏa vào ngày 18 tháng 2 năm 2021 lúc 20:55 UTC, với một sứ mệnh nghiên cứu bề mặt được lên kế hoạch kéo dài ít nhất một năm sao Hỏa (668 sols hoặc 687 ngày Trái đất).[60][61][62] NASA không phải là sứ mệnh duy nhất trên Sao Hỏa tuyến bay vào thời điểm thích hợp này: Cơ quan Vũ trụ Các Tiểu vương quốc Ả Rập Thống nhất đã khởi động Sứ mệnh Sao Hỏa Emirates của họ với tàu quỹ đạo Hope vào ngày 20 tháng 7 năm 2020, đến quỹ đạo Sao Hỏa vào ngày 8 tháng 2 năm 2021 và Cục Quản lý Không gian Quốc gia Trung Quốc phóng Thiên vấn-1 vào ngày 23 tháng 7 năm 2020, đến quỹ đạo vào ngày 10 tháng 2 năm 2021, trong đó họ dành vài tháng để tìm một địa điểm thích hợp cho tàu đổ bộ Sao Hỏa của riêng họ.[63]

NASA thông báo rằng tất cả các diễn tập hiệu chỉnh quỹ đạo (TCM) đều thành công. Tàu vũ trụ đã bắn các động cơ đẩy điều chỉnh hướng đi của nó về phía Sao Hỏa, chuyển điểm nhắm ban đầu sau khi phóng tàu thăm dò lên Hành tinh Đỏ.[64]