Примерно через 36 минут после начала полета зонд успешно вышел на заданную орбиту. Ожидается, что он достигнет Марса в феврале 2021 года. Сначала он выйдет на высокоэллиптическую орбиту с периодом полного оборота около 10 дней, после этого будет совершать маневры для перехода на полярную орбиту Марса, затем вновь сменит ее на новую промежуточную орбиту, на которой будет совершать полный оборот вокруг планеты за два марсианских дня (24 часа 39 минут). В общей сложности до совершения посадки спускаемого модуля на орбите Марса «Тяньвэнь-1» пробудет почти три месяца.

Среди главных задач миссии – изучение поверхности Марса, состава почвы и особенностей атмосферы и климатических условий, а также поиск воды и следов жизни.