Sonda espacial norteamericana, lanzada por la NASA desde el centro espacial de Cabo Cañaveral el 7 de abril de 2001. Su nombre es un homenaje a Arthur C. Clarke y a su conocida novela 2001: Una odisea espacial , por haber sido enviada al espacio el año en el que está ambientada la citada obra.

En realidad éste no era su nombre original, sino el de Mars Surveyor 2001 Orbiter, que con la Mars Surveyor 2001 Lander constituían la misión Mars Surveyor 2001, ideada como una continuación de su predecesora Mars Surveyor 98.

Sin embargo, a causa de los fracasos consecutivos de las dos sondas que constituían la citada misión, la Mars Climate Orbiter y la Mars Polar Lander, la NASA decidió cancelar el lanzamiento de la Mars Surveyor 2001 Lander, dejando reducida la misión a la Mars Surveyor 2001 Orbiter, que fue rebautizada con el nombre de Mars Odyssey.

La Mars Odyssey llegó a Marte el 24 de octubre de 2001, aplicando por vez primera la técnica del aerofrenado -reducción de la velocidad mediante un rozamiento controlado con las capas altas de la atmósfera- hasta que alcanzó su órbita definitiva el 19 de febrero de 2002, fecha a partir de la cual comenzó a desarrollar su misión. Pese a que en un principio se había previsto que su vida útil finalizara en julio de 2004, la sonda continúa estando operativa, habiéndose prolongado su misión al menos hasta agosto de 2012 y quizá hasta julio de 2014. Esto la convierte en la sonda más longeva de todas las que están en activo.

La Mars Odyssey fue diseñada para realizar diversas funciones, tales como imágenes de alta resolución tanto visibles e infrarrojas, estudiar la composición química de la superficie de Marte e investigar la existencia de posibles focos de calor. Otro de sus cometidos, no menos importante, es el de investigar la existencia de hidrógeno y, por lo tanto, de agua en el planeta rojo, así como el de medir los campos de radiación marcianos, factores ambos muy importantes de cara a posibles misiones tripuladas futuras.

Por último, la Mars Odyssey ha sido utilizada también en tareas de apoyo a otras misiones a Marte, actuando como estación repetidora de las emisiones de radio de las sondas que han descendido a la superficie del planeta, como la Spirit y la Opportunity. Asimismo, sus fotografías sirvieron de ayuda para buscar el lugar de aterrizaje más adecuado para la sonda Phoenix.

En noviembre de 2008 los responsables del programa comunicaron el descubrimiento de lo que ha sido interpretado como una antigua línea de costa, correspondiente a un mar desecado de una extensión 20 veces superior al Mediterráneo, equivalente a un tercio de la superficie total marciana. Dentro de su perímetro se ha detectado otra línea litoral más reciente, a nivel inferior y abarcando la mitad de superficie del anterior, formada por los restos más profundos del primitivo mar cuando éste se fue evaporando.