Космический аппарат запустили с помощью тяжелой ракеты-носителя «Чанчжэн-5» с космодрома Вэньчан в Хайнане на юге Китая.
В миссию «Тяньвэнь-1» входит орбитальная станция, посадочный модуль и марсоход. Планируется, что они долетят до Марса к 21 апреля 2021 года.
После выхода на орбиту Марса со станции высадится посадочный модуль с марсоходом на борту. Последний оборудован несколькими камерами (включая мультиспектральную), датчиками для измерения магнитного поля, метеорологических измерений и георадаром. В цели программы входят поиск доказательств жизни на планете (как в прошлом, так и в настоящем), картография Марса, а также изучение грунта и атмосферы планеты.
Китай начал разрабатывать программу по изучению Марса в 2011 году в партнерстве с Россией — тогда вместе с российским аппаратом «Фобос-Грунт», предназначенным для получения образцов с Марса и Фобоса, с Байконура запустили также китайский аппарат «Инхо-1». В итоге миссия потерпела неудачу — из-за технических неполадок «Фобос-Грунт» не смог сойти с орбиты Земли и вскоре сгорел в плотных слоях атмосферы. Вместе с ним был уничтожен и «Инхо-1».
После неудачного старта власти Китая решили начать независимую программу по изучению Марса. Миссию «Тяньвэнь-1» утвердили в начале 2016 года.