Die Mission verlief bisher problemlos – Odyssey befindet sich jetzt in der erwarteten Umlaufbahn um den Mars. Bei der NASA wurde der Eintritt der Sonde in die Umlaufbahn mit Spannung erwartet. Vor dem Eintritt in die obere Marsatmosphäre musste der Flug der Sonde stark abgebremst werden und dazu wurde das Hauptraketentriebwerk zum ersten und einzigen Mal während der ganzen Mission für 19,7 Minuten gezündet.
Zehn Minuten nach der Zündung verschwand das Raumfahrzeug, aus Sicht von der Erde, hinter dem Mars und der Funkkontakt brach für zwanzig Minuten ab. Die Sonde befindet sich jetzt auf einer elliptischen Umlaufbahn und umkreist den Mars etwa alle 20 Stunden einmal.
Bald wird sich die Sonde der Marsatmosphäre soweit genähert haben, dass sie auf seiner elliptischen Bahn auch durch die Marsatmosphäre fliegt. Durch die großen, an dem Raumfahrzeug angebrachten Sonnensegel, wird es beim Durchflug durch die Atmosphäre weiter abgebremst. Durch dieses als “aerobraking” bekannte Verfahren wird seine Umlaufbahn verringert. Missionsmanager David Spencer beschrieb “aerobraking” als ein Rennen gegen die Zeit. “Es ist ein Job, der uns 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche beschäftigt hält, und wir rechnen damit, ihn für 78 bis 85 Tage machen zu müssen.”
Im Februar 2002 soll Odyssey dann seinen endgültigen, kreisförmigen Orbit in einer Höhe von 400 Kilometern über der Marsoberfläche erreichen. Dort wird Odyssey den Mars etwa alle zwei Stunden einmal umkreisen.
Dann beginnt die eigentliche, zweieinhalb Jahre dauernde wissenschaftliche Mission. Unter anderem soll die chemische Beschaffenheit und die Geländestruktur der Marsoberfläche mit einem Wärmestrahlendetektor und einem Gammastrahlen-Spektrometer untersucht werden. Danach dient Mars Odyssey aus Kommunikationsstation für weitere Marsmissionen.
