Lancée depuis Baikonour le 25 juillet 1973 à 18H56 par une fusée Proton dont l'étage supérieur commence par gagner une orbite 153/189 Km inclinée à 51,55° et décrite en 87,86 mn. La correctiond etrajectoire a lieu le 3 août. La sonde se place le 12 février 1974 à 13H45 sur une orbite martienne 1 760/32 500 Km, inclinée à 35° et décrite en 25 heures, le périapse étant à l'aplomb d'un point par 33° S et 62° O, au voisinage de la région Mare Erythraeum à laquelle s'intéressent particulièrement les Soviétiques. La sonde est équipé comme Mars 4 d'une caméra grand angulaire, objectif Vega 3 MSA, ayant une résolution de 1 Km. Grâce à quatre filtres, bleu, vert, jaune, orange, des images en couleur peuvent être produites, et d'une caméra petit angulaire d'une résolution de 100 m. Le premier instrument recueille 60 images, dont 2 transmise avec la définition exceptionnelle de 2000 lignes. Le second fournit 48 images , dont 3 en 2000 lignes, la période de prise de vues allant du 17 au 26 février 1974. L'étude orbitale de Mars est effectuée au moyen d'un appareillage scientifique inspiré de la sonde Mars 3. On retouve le spectromètre ultraviolet multicanaux, un radiotélescope pour une étude du rayonnement hertzien sur 3,4 cm, un photomètre infrafouge amélioré par rapport au sonde de 1971, opérant sur 1,38 micron pour l'étude de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, un photomètre infrarouge sur 2,06 microns pour l'étude du dioxyde de carbone, un photomètre ultraviolet pour l'étude de la haute atmosphère et un magnétomètre. Le magnétomètre est utilisé du 13 au 27 février 1974, il mesure la composition du champ magnétique d'une part dans la direction du soleil, d'autre part perpendiculairement au plan de l'écliptique. L'inversion du champ induit apporte aux scientifiques la certitude que Mars possède un champ magnétique dipolaire propre. Le dipôle martien fait un angle de quelque 20° avec l'axe de rotation, présentant un pôle nord dans l'hémisphère nord de sorte que la Terre et Mars révéle avoir des champs magnétiques de polarités opposées

De nouveaux appareils ont été embarqués :

- Un photomètre ultraviolet à deux canaux pour une étude de l'ozone, mis en évidence pour la prmière fois dans l'atmosphère martienne par l'observation du limbe de la planète hors de la bande spectrale d'absorption de l'ozone, sur 280 nm, et dans cette bande, sur 260 nm. Il y a de petites quantités d'ozone ne dépassant pas 30 molécules au cm3 dans une couche se trouvant entre 20 et 40 Km d'altitude.

- Un radiomètre infrarouge, destiné çà mesurer la température du sol.

- Un détecteur de rayonnement gamma destiné à connaître la composition des terrains martiens à partir de leur activité naturelle et de leur activité induite par le rayonnement cosmique.

Deux polarimètres avaient pour objet une étude de la couche superficielle de Mars et des aérosols atmosphériques. Le premier de ces appareils a correctement fonctionné, le second s'est bloqué sur un disque. Dans l'ensemble, la polarisation s'est révélée sensiblement plus faible que prévu, aucune substance terrestre ne donne de valeus comparables. La regolithe martienne pourrait être un mélange de guétite et de riolote très concassé, les grains ne mesurant que quelques dizaines de microns.

Mars 5, lancée le 25 juillet 1973, mission russe, réussie.