A Mars Odyssey a NASA 2001-ben indított űrszondája, amely a Marsot kutatja, és Arthur C. Clarke regénye után kapta a nevét. A floridai Cape Canaveralról 2001. április 7-én startolt, majd október 24-én érte el a vörös bolygót, végleges poláris pályájára pedig 2002. január 30-án állt. A tudományos megfigyelések 2002. február 18-án kezdődtek, és már május 28-án jelentős felfedezést tett: nagy mennyiségű hidrogént mutatott ki, ami vízjég jelenlétére utal a Mars felszínén. Az űrszonda műszerei közé tartozik a THEMIS hősugárzásmérő, a HEND neutrondetektor, a GRS gamma-spektrométer és a MARIE sugárzásmérő. 2010. december 16-án megdöntötte a Mars Global Surveyor rekordját, így a leghosszabb ideje működő Mars-szonda lett, és a későbbi küldetések (például a Mars Exploration Rovers) kommunikációs közvetítőjeként is szolgál. A tervek szerint a 2012-ben esedékes Mars Science Laboratory landolását is segíti majd.