A keringő egység fő tudományos feladata a bolygó globális feltérképezése. Ezek között szerepel a teljes felszín 10 m/pixel-es felbontású, illetve kiválasztott területek 2,2 m/pixel pontosságú fényképezése; az ásványi összetétel globális térképének elkészítése 100 m/pixel-es részletességgel; a légkör mozgásfolyamatainak, összetételének és különösen páratartalmának vizsgálata; valamint bepillantás a felszín alatti néhány km-es mélységbe, egy speciális radar segítségével. A szonda az atmoszféra felsőbb rétegei és a bolygóközi tér közötti kapcsolatot is tanulmányozza majd.
A leszállóegység Darwin híres hajójáról, a Beagle-ről kapta nevét - ez is jelzi, milyen áttörő eredményeket várnak tőle a kutatók. A Beagle2 alapvető célja ugyanis az élet utáni kutatás: exobiológiai és geokémiai vizsgálatokat végez.
A remélhetőleg sikeres landolás után komplex tudományos programot hajt végre. Alapvető feladatai: fényképfelvételek készítése, geológiai és geomorfológiai vizsgálatok, meteorológiai mérések elvégzése, illetve a robotkarral vett talajminták fizikai-kémiai elemzése, az élet nyomainak kutatásával. Ennek legfontosabb elemei: víz jelenlétének kimutatása, illetve széntartalmú ásványok és szerves anyagok, esetleg mikrofosszíliák keresése.
A Beagle2 számos műszerrel rendelkezik, amelyek alkalmassá teszik a felszíni anyagok és a légkör víztartalmának mérésére, az esetlegesen létező marsi élet jeleként értelmezhető metánkibocsátás kimutatására, valamint az egykori életfolyamatokat jelző szénizotóp-arányok elemzésére is. Mindezek kapcsán fontos kiemelni, hogy a Viking-űrszondák 1976-os vizsgálatai óta nem indult olyan Mars-küldetés, amelyben ilyen központi szerepet játszott volna az élet nyomainak kutatása.