Le dimanche 9 Janvier, Mars Express passera seulement à 108 km de la surface de Phobos à 14:09 UT

L'énergie électrique est fournie par les deux panneaux solaires de la sonde. Ces panneaux, repliés lors du lancement, ont été déployés après l'éjection de l'étage Fregat. Ils fournissent une puissance minimale de 650 W qui peut être directement utilisée par les appareils ou stockée dans la batterie Lithium-Ion d'une capacité de 62.7 Ampères-heure.

Mars Express dispose de plusieurs antennes. L'antenne circulaire haut gain est utilisée pour communiquer avec la Terre. Une antenne faible gain a pu servir également aux communications avec la Terre au début du trajet, lorsque la sonde n'était pas trop éloignée. Les signaux vers la Terre sont envoyés dans la bande X (7,1 Ghz) tandis que les signaux à destination de la sonde sont transmis dans la bande S (2,1 Ghz).
Il était prévu que, chaque fois que l'orbiteur passerait au-dessus de Beagle 2, l'antenne UHF (ultra-hautes fréquences) recevrait les informations de l'atterrisseur. Ce dernier n'a cependant pas donné de signe de vie(HS).

Lors des communications avec la Terre, Mars Express doit rester pointé vers elle avec une précision de 0,15 degrés. Il doit donc non seulement connaître précisément sa position mais aussi son orientation.
Deux suiveurs d'étoiles placés sur deux côtés opposés de la sonde permettent de déterminer son orientation.
Trois gyroscopes permettent de mesurer la rotation de l'orbiteur dans les trois directions.
Deux détecteurs permettent de se positionner par rapport au Soleil.Ils peuvent également être utilisés pour réorienter la sonde si elle part dans des rotations incontrôlées.
En plus des huit petits propulseurs qui permettent de se repositionner sur l'orbite, plusieurs roues à réaction peuvent servir à faire tourner lentement Mars Express sur lui-même.

Deux instruments,OMEGA et PFS ont un détecteur infrarouge qui nécessite une température extrêmement basse (-180°C environ). Le HRSC nécessite également une température basse.Les autres instruments fonctionnent à une température « normale».Des couvertures isolantes en alliage d'aluminium et d'étain plaqué d'or
permettent de maintenir la température entre 10 et 20°C.Des radiateurs faisant face à l'espace profond refroidissent les appareils nécessitant des températures inférieures.
Les matériaux non isolés sont soumis à des températures allant de -100 à 150°C. Les éléments externes de Mars Express (les panneaux solaires,les antennes, ...)ont donc dû être construits dans des matériaux composites qui résistent aux variations de températures sans se déformer.

le 09 Janvier 2011. Mars Express est passé auprès de la plus grande lune Phobos de Mars à une distance de 100 km.