Ця міжпланетна місія почалася наприкінці листопада 2011 року, коли американська ракета-носій з російськими розгінними двигунами вивела в космос перелітний модуль. На ньому кріпився марсохід, укладений всередині спеціальної оболонки, покликаної захистити його під час космічної подорожі і посадки на планету. Остання ступінь ракети надала усієї конструкції потрібний напрямок і прискорення, яке через 254 дня вивело її в потрібну точку над Марсом. Після цього посадковий модуль відокремився від конструкції і увійшов в атмосферу планети. Хоча вона й не так щільна, як атмосфера Землі, при падінні агрегату вагою в 3,4 тонни з багатокілометровій висоти він розганяється до величезній швидкості і розжарюється від тертя. Управлінням з Землі вдалося зорієнтувати посадковий модуль так, щоб тертя припадало на спеціальний термозахисний екран, який зруйнувався, але захистив марсохід до того моменту, коли в справу вступили посадочні парашути.
Для посадки Curiosity Mars Rover була використана унікальна система, що не застосовувалася ніколи раніше. Після гальмування за допомогою парашутів на висоті менше двох кілометрів вони від'єдналися і на посадочній платформі включилися вісім двигунів, які змусили її зависнути в 8 метрах від поверхні. Потім «небесний кран» на тросах дбайливо опустив марсохід на грунт, а вся інша конструкція останнім імпульсом реактивних двигунів була відкинута на відстань більше сотні метрів від місця посадки, щоб не пошкодити Curiosity Mars Rover. Вага самого робота складає трохи більше чверті маси всього посадкового модуля (899 кг), а найбільша частка припадає саме на кран - 2,4 тонни. Доставка такої маси з Землі на Марс обійшлася недешево, але нова система посадки повністю виправдала витрати. Марсохід успішно доставлений на поверхню 7 серпня 2012 і після заміни в комп'ютері польотної програми на дослідницьку почав передавати в центр управління зображення і дані вимірювальних приладів.