火星无人机本质上是一台带有微型多光谱探测成像系统的巡飞无人机，可充当
火星探测车的领航员，实现火星车科学探测效能的倍增。
火星无人机的“头”上有两根平行的、各1.4米长的螺旋桨，螺旋桨的下面有四条机械“腿”，还有一个等待包装起来的四方形“肚子”，“肚子”里可以安装作为“大脑”的
计算机及电池等单元。这台
无人机搭载了一台微型
光谱仪，所有的设备加起来，无人机的总重量为2.1公斤。飞行高度较低是为了让光谱仪看得清楚并保证飞行安全。一次只能飞3分钟，主要是受机载能源及温控的限制。
2016年1月11日，我国火星探测任务正式立项，并计划在2020年左右通过
火星卫星、火星着陆器、火星车天地联合探测火星。
2019年3月，基于实验室在飞行器、电子通信、
人工智能等方面的技术基础，
卞春江提出“火星无人机”构想并申请了北京市科委的空间科学国家实验室培育项目。同年6月，项目正式立项，名为“
火星地表巡飞光谱探测关键技术研究”。
2021年9月，记者从中科院国家空间科学中心了解到，早在2019年，中科院相关团队就已针对火星无人机开展预先研究，经过为期两年的研制，日前自主设计研制的火星无人机原理样机预研项目已通过验收。
在设计性能方面，火星无人机的飞行高度初步定位在5~10米，一次可以飞3分钟，1分钟能飞300米左右，可通过无线充电的方式从
火星探测车获得电力。