در 14 ژوئیه 1965، مارینر 4 از کنار مریخ عبور کرد و اولین عکس‌های نزدیک از یک سیاره دیگر را گرفت. مارینر 4 چهارمین سفینه از سری فضاپیماهایی بود که برای اکتشاف سیارات توسط ناسا درنظر گرفته شده بود. این فضاپیما برای انجام مشاهدات علمی از نزدیک مریخ و انتقال این مشاهدات به زمین طراحی شد.
سایر اهداف مأموریت انجام اندازه‌گیری‌های میدانی و ذرات در فضای بین‌سیاره‌ای در مجاورت مریخ و ارائه تجربه و دانش درمورد قابلیت‌های مهندسی برای پروازهای بین‌سیاره‌ای طولانی‌مدت بود.
21 عکس با تنظیم خودکار دوربین روی حالت توالی، با استفاده از رنگ قرمز و فیلترهای سبز گرفته شد. انتقال تصاویر ضبط‌شده به زمین، حدود 8.5 ساعت پس از دریافت سیگنال آغاز شد و تا چند روز ادامه داشت.
همه تصاویر دوبار ارسال می‌شدند تا اطمینان حاصل شود که هیچ داده‌ای گم یا خراب نشود. انتقال هر عکس تقریباً شش ساعت طول کشید.
تصاویری که از گیرنده کوچک در مدت طولانی پخش می‌شد، دهانه‌های برخوردی را نشان می‌داد و برخی از آنها با یخ‌زدگی در غروب سرد مریخی لمس شده بودند.
انتظار نمی‌رفت مارینر 4 بیش از هشت ماه که مدت زمان سفر از زمین به مریخ و بازگشت به مدار است، دوام بیاورد. اما در واقع حدود 3 سال در مدار خورشیدی باقی ماند و مطالعات طولانی‌مدت درمورد محیط و باد خورشیدی را ادامه داد.
