Mars Odyssey (2001 Mars Odyssey) on NASA:n robottiluotain, joka kiertää Marsia. Luotaimen tehtävänä on saada todisteita entisestä tai nykyisestä vedestä ja vulkaanisesta toiminnasta Marsissa. Luotaimen tuottaman tiedon toivotaan vastaavan kysymyksiin siitä, onko Marsissa koskaan ollut elämää. Se myös toimii lähettimenä Maan ja Mars Exploration Rovereiden sekä Mars Science Laboratoryn välillä. Tehtävän kokonaiskustannukseksi on arvioitu 297 miljoonaa dollaria.
Odyssey laukaistiin Delta II -raketilla Cape Canaveralista, Floridasta7. huhtikuuta2001. Luotain saapui Marsin luo 24. lokakuuta. Luotaimen päämoottori käynnistyi jarruttaakseen aluksen nopeutta ja mahdollistaakseen turvallisen pääsyn planeetan kiertoradalle. Vähittäinen jarrutus loppui tammikuussa 2002 ja luotain aloitti tieteellisen toimintansa 19. helmikuuta.
14. heinäkuuta 2010 alus meni "Safe mode"-suojatilaan, koska sen aurinkopaneelien asentoa mittaavat asentoanturit antoivat virheellistä mittaustietoa.[1] Vika voi olla hetkellinen ja korjattavissa tai pysyvä komponenttivika, jollaiset ovat tyypillisille liikkuville mekanismeille avaruudessa.
