Be kitos mokslinės aparatūros, stotyje yra aukštųjų energijų neutronų detektorius (HEND). Jis skirtas svarbiausiam ekspedicijos uždaviniui - vandens paieškoms Marso paviršiuje. Stotyje taip pat sumontuotas dozimetras radiacijos lygiui matuoti. Šie duomenys pravers planuojant būsimas žmogaus keliones į Marsą. Dar vienas svarbus stoties uždavinys - atlikti retransliatoriaus vaidmenį. "2001 Mars Odyssey" turės palaikyti radijo ryšį tarp Žemės ir kitų kosminių aparatų, kuriuos NASA ateityje siųs Marso link.