Путешествие Curiosity к Марсу началось 26 ноября 2011 года, когда ракета-носитель Atlas V с марсоходом стартовала с космодрома на мысе Канаверал (США). После отделения твердотопливных ускорителей, сброса носового обтекателя и отделения первой ступени разгонный блок "Центавр" сначала вывел Curiosity на так называемую промежуточную парковочную орбиту, а затем — на плановую траекторию к Марсу.
В тот момент между Землей и Марсом было расстояние в 204 миллиона километров. Аппарату пришлось преодолеть 567 миллионов километров, чтобы "догнать" планету.
Основными задачами миссии Curiosity на Марсе является проведение детальных геологических и геохимических исследований, изучение атмосферы и климата планеты, осуществление поиска воды или следов ее присутствия, органических веществ. Эти данные помогут определить — был ли когда-то Марс пригоден для жизни, и есть ли на нем места, пригодные для жизни, сейчас.
Аппарат должен будет пройти от пяти до 20 километров и провести полноценный анализ марсианских почв и компонентов атмосферы. Планируется, что марсоход Curiosity проживет на поверхности планеты один марсианский год — 687 земных дней или 669 марсианских.