Tianwen-1 juga jauh lebih ambisius dibanding pengorbit sebelumnya, yang beratnya kurang dari 254 lbs. Tianwen-1 memiliki berat sekitar 11.000 lbs. (5.000 kg) saat peluncuran, dan terdiri dari pengorbit dan duo penjelajah pendarat.
Pesawat ini akan mengukur Mars dengan berbagai cara. Pengorbit, misalnya, akan mempelajari planet dari atas menggunakan kamera resolusi tinggi, spektrometer, magnetometer, dan instrumen radar pemetaan es, di antara peralatan ilmiah lainnya.