Mars 2 era unha sonda de tipo Mars M-71, consistente nun orbitador ao que ía unido unha cápsula de aterraxe. En total, a sonda tiña unha masa duns 4650 kg chea de propelente (2265 kg baleira) e medía 4,1 m de alto e 5,9 m de envergadura cos dous paneis solares estendidos. O sistema de aterraxe, cunha masa de 1210 kg, estaba formado por un escudo térmico cónico de 2,9 m de diámetro cunha cápsula esférica de 1,2 m de diámetro no seu interior que tiña que tomar terra mediante un sistema de paracaídas e retrofoguetes. O aterrador abríase en forma de pétalos na súa parte superior, garantindo que ao abrirse a cápsula quedase en posición cara a arriba unha vez na superficie marciana. Levaba a bordo dúas cámaras de televisión cubrindo un campo de visión de 360°, un espectrómetro de masas para estudar a composición da atmosfera e sensores de presión, temperatura e velocidade do vento, así como instrumentos para medir as propiedadades físicas e químicas do solo marciano. No seu interior levaba unha medalla da Unión Soviética e usaba catro antenas para comunicarse co orbitador. A alimentación eléctrica corría a cargo dunha batería, polo que o seu tempo de vida era limitado.
O rover Prop-M que debía terse movido pola superficie de Marte.
Tamén levaba un pequeno róver de 4,5 kg denominado Prop-M que, unido por un cable de 15 m á esfera, debería terse arrastrado pola superficie, estudiándoa. A cápsula foi esterilizada antes do lanzamento para evitar contaminar Marte con microbios terrestres. Pola súa parte, o orbitador estaba formado por un cilindro presurizado formando o corpo principal da nave onde se unían os dous paneis solares e antena parabólica de 2,5 m de diámetro para as comunicacións coa Terra. Os instrumentos científicos do orbitador estaban situados na súa maioría no cilindro presurizado e consistían nun radiómetroinfravermello, un fotómetro no visible para a análise espectral da atmosfera marciana, un fotómetro infravermello e outro ultravioleta, un sensor Lyman alfa para buscar hidróxeno na parte superior da atmosfera, un radiotelescopio, un espectrómetro infravermello, dúas cámaras de televisión, un magnetómetro e sensores de plasma. O orbitador usaríase tanto para recolectar información do aterrador como para estudar a superficie e a atmosfera marcianas, medir a temperatura de ambas, estudar a topografía do planeta roxo e medir a composición e propiedades da superficie. Tamén mediría e estudaría o vento solar e os campos magnéticos marciano e interplanetario.[1][2][3][4][5]
Despois do lanzamento, Mars 2 efectuou manobras de corrección de traxectoria o 17 de xuño e o 20 de novembro. O 27 de novembro de 1971, catro horas e media antes de chegar a Marte, o orbitador separouse do módulo de descenso, que entrou na atmosfera marciana a uns 6 km/s nun ángulo máis pronunciado do calculado. O sistema de descenso fallou, co aterrador estrelándose contra a superficie marciana. Mentres, o orbitador acendeu o seu motor para poñerse nunha órbita arredor de Marte de 1380 km de periapse e 24940 km de apoapse, cun período orbital de 18 horas e unha inclinación de 48,9°.[1][2][3][4][5]
A nave enviou datos ata marzo de 1972, atopando hidróxeno e osíxeno na atmosfera superior de Marte e medindo temperaturas en superficie de entre -110 e 13 °C, con presións de entre 5,5 e 6 mb a nivel de superficie e unha concentración de vapor de auga 5000 veces inferior á terrestre. Tamén atopou que a base da ionosfera marciana comeza a entre 80 e 110 km de altitude e medíu grans das tormentas de po a alturas de ata 7 km na atmosfera.[1][2][3][4][5]
