Indiens kontrovers diskutierte erste Mission zum Mars startete am 05.11.2013 vom Raumfahrtzentrum Sriharikota. Nach der von technischen Problemen geplagten Mondmission „Chandrayaan“ 1 im Jahr 2008 war „Mangalyaan“ die zweite wissenschaftliche Mission der ISRO jenseits des Erdorbits. Während der Nutzen eines solchen kostspieligen Unternehmens für ein Entwicklungsland im Ausland umstritten war, bedeutete die Mars Orbiter Mission für Indien selbst ein bedeutendes Prestigeprojekt. Nicht zuletzt kam man damit sogar dem ewigen Rivalen China zuvor, der wiederum mit zwei erfolgreichen Mondorbitern geglänzt hatte. Nach mehrfacher Neuansetzung des Termins hob am 05.11.2013, zu Beginn des diesjährigen Startfensters zum Mars, schließlich die PSLV-XL (v.1) Rakete von der indischen Ostküste ab. Die mit extragroßen Boostern ausgerüstete Variante der PSLV beförderte ihre Nutzlast zunächst auf einen elliptischen Orbit. Eine Serie von Triebwerkszündungen sollte die Bahn dann immer weiter strecken, bis schließlich eine letzte Zündung mit minimalem energetischen Aufwand den Abflug zum Mars ermöglichte. Dabei kam es während des vierten Bahnmanövers am 11.11.2013 zu einer Anomalie. Statt um 130 ms–1 beschleunigte die Sonde nur um 35 ms–1 . Versehentlich waren beide Treibstoffkontrollsysteme aktiviert worden, statt redundant zu agieren. Das führte zum Abbruch des Manövers. Immerhin griffen die für solche Situationen implementierten Notfallmechanismen. „Mangalyaan“ wurde sofort stabilisiert und blieb unter Kontrolle. Das Problem war rasch verstanden und mit einer zusätzlichen Zündung des Haupttriebwerks am Folgetag korrigiert. Am 30.11.2013 erfolgte dann das entscheidende Bahnmanöver. Eine Triebwerkszündung über 1.328,89 Sekunden besorgte den Abflug aus dem Erdorbit. Bis zur Ankunft am Mars im September 2014 waren nun noch vier Kurskorrekturmanöver geplant. Deren erstes erfolgte am 11.12.2013. Das zweite, kürzere, fand erst am 12.06.2014 statt. Tatsächlich bewegte sich „Mangalyaan“ mit hoher Präzision auf der geplanten Bahn zum Mars. So konnte die ISRO die Vorbereitungen zum Mars Orbit Insertion (MOI) Manöver mit einem beruhigenden Treibstoffvorrat angehen. Sicherheitshalber wurde am 22.09.2014 eine knapp 4-sekündige Testzündung des Liquid Apogee Motor (LAM) unternommen, die keine Hinweise auf mögliche Probleme nach dem langen Flug ergab. Am 24.09.2014 fand dann das entscheidende Bremsmanöver statt, das „Mangalyaan“ in einen elliptischen Orbit um den Mars einschwenken ließ.
Die wissenschaftliche Ausrüstung des kleinen Orbiters bestand aus der Mars Colour Camera (MCC), dem Thermal Infrared Imaging Spectrometer (TIS), dem Methane Sensor for Mars (MSM), dem Mars Exospheric Neutral Composition Analyser (MENCA) und einem Lyman Alpha Photometer (LAP). Das ermöglichte eine Reihe von Untersuchungen der Marsatmosphäre und –oberfläche. Insbesondere die Suche nach Methan, die Hinweise auf früheres Leben auf dem Mars hätte geben können, wurde auch international aufmerksam verfolgt. Die indischen Wissenschaftler hofften darauf, länger als die kalkulierten sechs bis zehn Monate Daten aus dem Marsorbit empfangen zu können. Tatsächlich überraschte „Mangalyaan“ aber selbst die größten Optimisten. Auch nach mehr als acht Jahren im All übertrug der kleine Orbiter noch regelmäßig Daten in guter Qualität aus dem Marsumfeld. Öffentlichkeitswirksam waren dabei vor allem die regelmäßigen Veröffentlichungen von MCC Aufnahmen. Auch wenn diese qualitativ nicht mit den besten Bildern anderer Marsorbiter konkurrieren konnten, ergänzten sie diese jedoch in willkommener Weise.
