Lançada ao espaço por um foguete
Delta II, a sonda consistia em um
aterrissador dotado de um braço mecânico destinado a coletar amostras de solos, para análises
físico-
químicas. Este aterrissador seria utilizado pela sonda
Mars Surveyor 2001, mas aquela missão foi cancelada. A Phoenix transportava um conjunto de instrumentos mais atualizados com relação aos utilizados na fracassada missão
Mars Polar Lander.
O objetivo da sonda era procurar água e ela pousou próximo ao pólo norte de
Marte onde acredita-se existir água congelada. Pouso este realizado nas coordenadas 68,218830
N 234,250778
E, ou seja, próximo ao
polo norte do planeta. A Phoenix utilizou o seu braço robótico para cavar o solo marciano. Este solo é afetado pelas variações sazonais do
clima nos pólos e pode conter componentes orgânicos necessários para a
vida.