总重约5吨的“天问一号”作为世界领先探测器之一，设计更为独特，包括：
一架轨道飞行器，置有探测火星地形地貌、岩石分布和气候变化的7台科学仪器；在火星车探测期间还将作为通信中继器；
一个着陆器，将完成进入大气减速下降、落火、延伸坡道等一系列动作，以便火星车驶向火星表面；
一辆火星漫游车，置有6台科学仪器，将探测火星地下土壤分布和成分，并探究地下水是否有分布。
三部分中，最值得关注的是火星漫游车，这也是中国首辆火星车，将对火星进行全方位的探测。
火星车重量约240公斤，为“毅力号”的四分之一，以太阳能电池为动力，设计寿命90天，但可正常使用2-3年。其顶端有避障的全景相机和可识别矿物质成分的多光谱相机，另配有4个太阳能电池板、探测雷达、磁场探测仪和气象测量仪。
