水手9号[[设计]]为延续进行从[[水手6号探测器|水手6号]] <ref>[https://tech.sina.com.cn/other/2004-01-04/1722277233.shtml 图文：美国1969年发射的“水手6号”]，新浪网， 2004-01-04</ref> 及水手7号的大气研究，并且绘制超过70%火星地表，以之前火星任务都未有的最低高度（1500公里）及最高分辨率（1公里/像素 x 100米/像素）。[[红外线]]辐射计用来侦测热源做为火山活动的证据。两个火星的[[卫星]]也同时被分析。水手9号最后超越它的设计目标。

水手9号的[[电脑]]因此由地球规划暂停绘制地表直到几个月后沙尘暴停止。总计在轨道上349天，水手9号传送了7,329张照片 <ref>[https://www.sohu.com/a/353799428_543737 ViaX·11月14日｜不要强行学术 ]，搜狐，2019-11-14</ref> ，涵盖了超过80%的火星地表。照片揭露了河床、陨石坑、巨大的死火山（如[[奥林匹斯山|奥林帕斯山]]，[[太阳系]]中最大的已知火山）、峡谷（包括水手谷，超过4,000公里长）、风与水的侵蚀作用及沉淀、锋面、雾以及其它。火星的两个小卫星佛伯斯及帝摩斯也有照相。水手9号任务的发现成为了后来维京人计划的基础。