Следующим аппаратом, успешно совершившим посадку и работавшим на Марсе, стал модуль «Феникс», запущенный НАСА в 2007 году. Аппарат был предназначен для тщательного изучения грунта, метеонаблюдений и исследования атмосферы. Это был стационарный модуль, на борту которого находились оптическая система, механическая рука с оборудованием для взятия проб грунта и отдельной видеокамерой и метеостанция. Также аппарат был оборудован оптическим и атомно-силовым микроскопами, инструментарием химического анализа, масс-спектрометром с печкой и специальной фотокамерой для съемки места посадки, а также микрофоном.

Научная программа, реализуемая аппаратом, преследовала три основных цели: выяснение пригодности полярных зон для жизни, исследование таяния льда и исследование изменений погоды на полюсе в историческом разрезе. И, конечно, экспедиция была призвана продолжить многолетнюю программу поиска воды на Марсе.