终于，NASN在2001年再次取得重大成功。机遇号和勇气号火星车研制成功。经过两年前期准备工作，勇气号火星车克服了技术故障和恶劣天气，终在2003年6月10日发射成功.一个月后，已经推迟发射五次之多的机遇号也成功升空，追随勇气号而去。
两个探测器经过200余天的漫长旅行，在次年一月先后抵达火星近地轨道。但火星降落并不容易，火星大气稀薄，利用空气阻力降落很难。由于速度较快，摩擦温度达到了2100摄氏度。在进行大气减速、降落山减速后，探测器启动反推火箭，采用气囊弹跳方式成功着陆。
这两辆火星车的原计划工作时间都是90天左右，专家们认为90天后火星车就会被大气中的尘埃所覆盖，导致太阳能电池无法工作而断电。令人意外的是，火星上剧烈的大风吹去了覆盖在太阳能电池板上的尘土，让它得以继续工作。在这种情况下，勇气号持续到2011年才结束工作，为地面传回大量火星资料。在此之前，勇气号已经陷入沙坑中无法动弹两年之久了。
机遇号运气不错，在陷入沙坑后用了一个半月成功逃出，这个沙坑也被命名为“地狱沙丘”。但是，尽管还能继续工作，却由于设备老化，机器经常失灵，每天都要经历数次重启，时常清空数据存储。就这样断断续续工作了七年，以1㎝/s的龟速行进了45千米，直到2018年遭遇特大沙尘暴被掩埋。
勇气号和机遇号虽然任务结束，但它们出乎意料地超额完成了任务，它们的成功再次掀起火星探测热。人类没有停止对火星的探索，又陆续发射了数个火星探测车，至今仍在工作。
